胡汉林课题组在Advanced Materials上发表最新研究进展：效率>25%的两步法钙钛矿太阳能电池：揭示钙钛矿层隐藏的底面

 近期，我院胡汉林副教授课题组联合香港理工大学吴韬教授、武汉理工大学朱泉峣教授、北京交通大学时玉萌教授在钙钛矿太阳能电池领域发表重要研究进展，相关研究成果发表在《Advanced Materials (先进材料)》(IF= 29.4)期刊上。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401476

 表面工程和碘化铅的有效管理对于提高两步钙钛矿太阳能电池的性能至关重要。尽管人们在PbI₂转化为钙钛矿的过程和钙钛矿层的顶面工程方面付出了巨大的努力并取得了显著的进展，但对钙钛矿层上残留的PbI₂团簇和隐藏的底面的探索仍然受到限制。鉴于此，2024年4月11日胡汉林副教授团队于AM刊发效率>25%的两步钙钛矿太阳能电池：揭示钙钛矿层的隐藏底面的研究成果，彻底研究了经常被忽视的PbI₂残留及其对器件性能的详细影响。重要的是，已经观察到过大的残留PbI₂簇在钙钛矿的底表面积聚，严重阻碍了器件的性能。为了解决这个问题，开发了一种涉及1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐（BMIMAc）离子液体（IL）添加剂的新策略，发现离子液体中的阳离子和阴离子都可以与钙钛矿组分相互作用，从而调节结晶过程并减少残留的PbI₂簇以及填充空位。BMIMAc离子液体的引入诱导了均匀多孔PbI₂薄膜的形成，促进第二步有机盐更好的渗透，并促进PbI₂和有机盐之间更广泛的相互作用。 令人惊讶的是，与原始样品相比，钙钛矿层底部表面的超大残留PbI₂簇完全消失。此外，将离子液体掺入PbI₂中，通过与PbI₂结合，有效减慢钙钛矿结晶过程，从而产生具有更大晶粒尺寸和降低PbI₂含量的高质量钙钛矿薄膜。此外，还采用了先进的深度分析技术，包括深度分辨掠入射广角X射线散射（GIWAXS）和底部减薄技术，以全面了解离子液体处理后残留PbI₂的减少情况。利用有效的PbI₂管理和钙钛矿结晶过程的精确调节，冠军器件实现了25.06%的功率转换效率并具有长期稳定性。

图1：钙钛矿薄膜中残留PbI₂分布及含量研究

图2：下底面钙钛矿薄膜研究