【科技前沿】第34期：多功能抗腐蚀界面策略助力倒置钙钛矿太阳能电池稳定性提升（图）

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近日，我校材料科学与工程学院“有机光电材料与器件”张坚八桂团队与美国Jackson State University戴其林教授团队合作，对钙钛矿太阳能电池稳定性改善展开研究，在国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》发表了“Multifunctional Anti-corrosive Interface Modification for Inverted Perovskite Solar Cells”的研究论文。且该论文入选“Hot Topic: Surfaces and Interfaces”。据悉，《Advanced Energy Materials》是wiely出版社旗下材料领域顶级期刊，中科院材料科学分区1区TOP期刊（2021年12月升级版），2021年影响因子为29.698。

我校熊健副教授为第一通讯作者，张坚教授、美国JSU戴其林教授为该论文共同通讯作者，我校材料科学与工程学院在读硕士研究生刘乃赫为第一作者，我校为论文第一通讯单位。

太阳能有效利用为我国实现“双碳”宏伟目标的有效措施之一。然而传统硅基太阳能电池因加工成本高、易脆等缺点，严重限制了其应用领域与范围。钙钛矿太阳能电池具有成本低廉、原材料来源广泛、效率高以及可以兼容先进大规模生产工艺等优点，是最具应用前景的光伏技术。在钙钛矿太阳能电池中，倒置钙钛矿太阳能电池相比其他构型器件具有更低温制备、高轻量化、兼容柔性及易与其他光伏器件叠层等优点，被认为是最具商业化潜力的器件类型。然而，该类型器件中卤素离子极易积聚在金属阴极而造成电极腐蚀，对器件稳定性极为不利。传统的解决措施一般是在器件界面设置物理阻隔层来阻碍离子层间迁移，虽然取得了不错的阻隔效果，但不能从根本上解决离子迁移诱导的电极腐蚀难题。同时阻隔层的引入还会引入附加电阻，阻碍载流子输运、降低器件性能。针对以上问题，本研究提出了一种高效的基于2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑] (OXD-7)的多功能电极防腐界面修饰策略，突破了界面防腐与载流子传输性能之间需要的平衡，兼顾了电极防腐与界面接触改善的多重功能。OXD-7分子与金属电极发生配位作用，形成化学稳定的OXD7-metal络合膜，提高了电极的耐腐蚀性能，从源头上消减了卤素离子迁移的驱动力。此外，OXD-7属于有机小分子，具有极强的扩散性能，不仅存在PCBM表面，也扩散进入到钙钛矿薄膜层内部，最终对钙钛矿薄膜的缺陷态、PCBM/Ag界面接触、器件的内建电场、器件防潮性以及不利的界面载流子输运起到了改善作用，获得了21.84%的光电转换效率和84.63%的高填充因子。同时，利用该策略制备的器件在85℃下运行1080h后，转换效率仍能保持在初始值的80%左右。除此之外，本研究还观察到了卤素离子的双向迁移行为，它不仅腐蚀金属阴极，也对阳极ITO造成了严重腐蚀，这种腐蚀行为也能被本工作提出的策略所抑制。本工作为基于多功能界面防腐修饰制备高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池提供了一种新的途径，并有助于对倒置器件降解机理的深刻认识。

文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202300025