青岛科技大学周忠敏等人Angew：Sn-Pb合金钙钛矿太阳能电池新进展！

通讯作者：Chongwen Li；周忠敏

通讯单位：中国海洋大学；青岛科技大学

Sn-Pb合金钙钛矿因其在单结和多结串联光伏发电中具有合适的带隙而受到广泛关注，但其容易形成的能量无序仍限制了其实际应用。

基于此，青岛科技大学周忠敏教授和中国海洋大学Chongwen Li教授报道了1-溴-4-(甲基亚砜基)苯(BBMS)和SnF2结合可大大降低了钙钛矿膜的Urbach能量，并在很大程度上抑制了Sn2+的氧化。处理后的Sn-Pb合金钙钛矿太阳能电池可获得22%的效率。

图1. (a)对照膜和含BBMS钙钛矿膜的XRD。(b)有(右)和没有(左)BBMS的钙钛矿薄膜的俯视SEM。没有(c)和有(d)BBMS的钙钛矿薄膜的XPS。在石英衬底上制备了没有(e)和有(f)BBMS的钙钛矿薄膜的PDS光谱。曲线下的彩色区域表示掺杂钙钛矿薄膜中的陷阱态。

相关工作以“Reducing Energy Disorder for Efficient and Stable Sn-Pb Alloyed Perovskite Solar Cells”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

图2. (a) FA+与BBMS之间氢键的理想模型。(b)有/没有BBMS的FAI薄膜的1H NMR谱。(c)有/没有BBMS的钙钛矿薄膜Sn三维轨道的XPS。(d) Sn2+与BBMS协调作用的理想模型。

要点1. 作者从添加和不添加BBMS的前驱体溶液中获得了Cs0.05FA0.7MA0.25Sn0.5Pb0.5I3钙钛矿薄膜。通过BBMS对Sn-Pb合金钙钛矿薄膜的能量无序进行调节。BBMS与钙钛矿通过氢键和配位键作用，提高了钙钛矿膜的结晶度，抑制了Sn2+的氧化。

要点2. BBMS处理的Sn-Pb薄膜电荷复合减少，载流子提取得到改善。结果，其PCE高达22.03%。更重要的是，器件展现出良好的热稳定性，在60℃和N2下连续加热2660 h后，其初始PCE保持率为98%。

要点3. 通过密度泛函理论计算，明确了钙钛矿与BBMS之间的相互作用是性能改善的主要原因。

我们的工作提供了一个重要的化学策略，通过调节能量的无序性来提高Sn-Pb合金PSCs的效率和稳定性。

图3. (a) 有/没有BBMS的钙钛矿薄膜器件的J-V特性。(b) 有/没有BBMS的钙钛矿薄膜器件的EQE光谱。(c) AM 1.5 G光照下，在MPP处跟踪BBMS的钙钛矿薄膜器件的稳定功率输出。(d) 有/没有BBMS的PSCs在N2中60℃下的热稳定性。

图4. (a)基于有/没有BBMS的钙钛矿薄膜的器件的暗J-V特性。(b)对于有/没有BBMS的钙钛矿薄膜器件，VOC随光强的变化关系。(c) 有/没有BBMS的钙钛矿薄膜器件的瞬态光电压(TPV)曲线。(d) 有/没有BBMS的钙钛矿薄膜器件的Mott-Schottky曲线。

链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202201209