反式钙钛矿太阳能电池研究获进展

尽管钙钛矿太阳能电池功率转换效率取得进展，但器件不稳定性仍是其商业化应用的障碍之一。这种不稳定性源于卤素离子尤其是碘离子（I^⁻）的迁移。在光照和热应力作用下，I^⁻发生迁移并转化为I_₂，导致不可逆的降解和性能损失。因此，抑制钙钛矿太阳能电池器件I^⁻迁移至关重要。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义和刘畅等在前期钙钛矿太阳能电池研究的基础上，解决了钙钛矿太阳能电池器件I^⁻迁移问题，在提升钙钛矿太阳能电池运行稳定性方面取得了进展。

该研究将2,1,3-苯并噻二唑、5,6-二氟-4,7-双引入到钙钛矿前驱体溶液。研究显示，未杂化的p轨道与I^⁻的孤对电子之间的强配位作用抑制MAI/FAI的去质子化以及随后的I^⁻向I_₂的转化，而高度电负性的氟增强了其与I^⁻之间的静电相互作用。BT2F-2B的协同作用抑制了钙钛矿的分解和碘空位缺陷密度。这一方法使反式单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）超过26%，展现出优异的运行稳定性。根据ISOS-L-3测试协议，经过处理的钙钛矿太阳能电池在老化1000小时后仍可保留其原始PCE的85%。当BT2F-2B应用于宽带隙钙钛矿系统时，全钙钛矿串联太阳能电池的PCE达27.8%，证实了这一策略的普遍性。

相关研究成果以Universal Approach for Managing Iodine Migration in Inverted Single-Junction and Tandem Perovskite Solar Cells为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。

（a）钙钛矿吸附BT2F-2B后的电子密度分布；（b）反式钙钛矿太阳能电池器件效率；（c）ISOS-L-1和 （d）ISOS-L-3协议下，钙钛矿太阳能电池的运行稳定性