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通过聚环氧乙烷共结晶的高性能杂化钙钛矿太阳能电池

DOI：10.1016/j.nanoen.2019.104229 期刊：Nano Energy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 过去十年间，混合钙钛矿材料已成为低成本太阳能电池极具吸引力的替代方案。然而，实现无迟滞、稳定且高效的可溶液加工钙钛矿太阳能电池仍是重大基础性挑战。本研究报道了一种利用聚环氧乙烷（PEO）螯合钙钛矿晶格中抗衡离子的策略，该策略可抑制点缺陷形成、减少离子/空位迁移，并促进晶体沿热力学更优取向生长。系统研究表明，聚环氧乙烷确实能与钙钛矿形成氢键，从而降低动力学驱动的点缺陷生成，最小化载流子复合，并锐化态密度分布。结果表明：与参考器件（存在功率转换效率不稳定、迟滞因子显著更高且器件寿命更差等问题）相比，未封装的可溶液加工钙钛矿太阳能电池展现出稳定的功率转换效率、无迟滞特性，且在相对高湿度环境下具有显著提升的环境储存稳定性与热稳定性。我们的研究证明，开发与聚合物共结晶的混合钙钛矿材料是实现高性能钙钛矿太阳能电池的有效途径。
作者： Kai Wang，Luyao Zheng，Tao Zhu，Lei Liu，Matthew L. Becker，Xiong Gong
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过利用聚环氧乙烷来螯合钙钛矿晶格中的抗衡离子，从而实现无迟滞、稳定且高效溶液法制备的钙钛矿太阳能电池。

研究成果

与聚合物（特别是聚环氧乙烷）共结晶的混合钙钛矿材料的开发，是实现高性能钙钛矿太阳能电池的有效途径。该方法能抑制点缺陷形成、减少离子/空位迁移，并促使晶体沿热力学更优取向生长，从而获得具有无迟滞特性且环境储存稳定性与热稳定性显著提升的稳定功率转换效率。

研究不足

该研究排除了分子量>4500 Da的PEO，因其难以溶于CH3NH3I前驱体溶液，可能导致钙钛矿薄膜形貌不佳。'-OH…I-'的氢键相互作用过弱，无法通过FTIR光谱检测到。

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