胡蝶, 孙庆, 孟祥歆, 凌锦翔, 成彬, 康博南

高等学校化学学报 2024, 45 (5): 20240044-. DOI:10.7503/cjcu20240044

摘要（1083）

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钙钛矿太阳能电池的快速发展使其成为新能源领域最具竞争力的光伏器件之一，然而, 其在功率转换效率(PCE)和稳定性方面仍有很大的改进空间. 本文引入D-苯基甘氨酸甲酯盐酸盐(PGMECl)作为钙钛矿中的添加剂, PGMECl含有的苯环、酯基、 —NH₃⁺末端和Cl^-离子等多个官能团共同作用, 可与未配位的Pb²⁺反应, 钝化钙钛矿中的缺陷, 使钙钛矿晶粒更加致密、表面粗糙度下降、电荷载流子的非辐射复合减少, 并通过调整能级排列, 使其更适合在倒置钙钛矿太阳能电池中传输电荷. 实验结果表明, PGMECl改性器件的冠军效率为21.04%, 远高于基础器件(17.79%). 迟滞的减少也说明离子迁移的减少. 含有PGMECl添加剂的器件在空气中[相对湿度(RH)为（40±5）%]黑暗条件下未封装老化1000 h后, 功率转换效率仍可保持初始效率的70%, 而基础器件在保存500 h后效率降至50%.

进一步研究了PGMECl添加剂对PSCs空气稳定性的影响. 图10显示了在空气中［相对湿度（RH）为（40±5）%］黑暗条件下，没有封装的器件存放1000 h后的归一化PCE值. 具有 PGMECl添加剂的器件在老化1000 h后保持其初始PCE的约70%，而原始PSC的PCE在500 h时降至50%. 稳定性的提升可能是源自PGMECl与钙钛矿发生反应，使钙钛矿的晶界缺陷钝化，并附着在钙钛矿膜表面，同时PGMECl中的苯环作为疏水官能团也能阻挡水对钙钛矿膜的侵蚀. 图10插图为钙钛矿膜表面水接触角的测试结果，可以看出，目标膜与水的接触角更大，验证了其疏水性更强.