一个国际研究小组制造了一种钙钛矿太阳能电池，据报道其具有较低的非辐射复合和缺陷态密度。
“我们的研究引入了一种创新的碘化铅 (PbI2) 二次生长和 π-π 堆叠调节策略，可提高钙钛矿太阳能电池的光伏效率和稳定性，”该研究的主要作者 Mojtaba Abdi-Jalebi 告诉《光伏》杂志。“通过使用 4-氟苯酰胺 (FBA) 促进受控的 PbI2 成核和结晶，我们获得了具有大晶粒和最小化缺陷状态的高质量钙钛矿薄膜，将电池效率从 22.06% 提高到 23.62%。”
π-π堆积相互作用是现代化学和分子生物学中应用的一种非破坏性非共价相互作用，具有结合力强、制备过程无损、操作简单等优点。
Abdi-Jalebi 表示：“通过 FBA 与碘化铅 (Pb-I) 框架之间的 π-π 堆积和氢键相互作用，我们显著稳定了 PbI6 骨架，解决了碘损失问题——这是钙钛矿太阳能电池性能下降的关键因素。这种方法不仅增强了 Pb-I 结构在热和光应力下的弹性，而且在 1,300 小时内实现了 96% 的初始效率保持率，为实现稳定、商业上可行的钙钛矿太阳能电池铺平了道路。”
该团队利用吉布斯自由能低、结晶度高的多孔 PbI2 薄膜构建了大颗粒、低缺陷的钙钛矿吸收体。吉布斯自由能是物质可用于化学转化或反应的可用能量。
该电池由氧化铟锡(ITO)制成的基板、氧化锡(SnO2)制成的电子传输层(ETL)、钙钛矿吸收剂、依赖于螺环-OMeTAD的空穴传输层(HTL)、基于间隔物的苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)和银(Ag)金属触点构成。
在标准光照条件下测试，器件光电转换效率为23.62%，开路电压为1.17 V，短路电流密度为26.19 mA/cm2，填充因子为77.24%;未经FBA处理构建的参考电池效率为22.07%，开路电压为1.15 V，短路电流密度为25.19 mA/cm2，填充因子为76.47%。
在空气中暴露 1,000 小时后，该电池仍能保持 77% 的效率，而参考设备的效率为 58%。
研究小组解释说：“目标钙钛矿电池在湿度和热稳定性测试中都表现出了优异的稳定性。”“在顺序沉积方法中调节 PbI2 晶体生长对于优化钙钛矿晶体的后续生长至关重要。”
这一新颖的电池概念是在《化学工程杂志》上发表的一项研究“碘化铅二次生长和 π-π 堆叠调节使顺序钙钛矿太阳能电池效率达到 23.62% ”中提出的。
该研究团队由中国西南石油大学、重庆大学和英国伦敦大学学院马莱特广场分校的科学家组成。
