通过共轭聚电解质掺杂减少无甲铵倒置钙钛矿太阳能电池阳极接触处的光电压损失

摘要： 近年来钙钛矿太阳能电池（PSCs）的效率发展迅速，但稳定性仍显滞后。离子迁移效应（尤其是来自小尺寸甲铵（MA）阳离子的迁移）是稳定性问题的主要因素，无MA钙钛矿成为抑制离子迁移的有效途径。本研究揭示了最受关注的无MA钙钛矿FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3具有低至-5.8 eV的价带顶（VBM），与传统钙钛矿存在显著差异，钙钛矿与空穴传输层（HTL）间巨大的能级失配是限制无MA PSCs器件性能的主要因素。研究发现，在钙钛矿中掺杂共轭聚电解质聚[(9,9-双(3'-((N,N-二甲基)-N-乙基铵)-丙基)-2,7-芴)-交替-2,7-(9,9-二辛基芴)](PFN-Br)，可显著改善阳极接触，从而提升基于FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3的无MA PSCs在反式平面结构中的器件性能与稳定性。PFN-Br提升了钙钛矿VBM的能级位置，使钙钛矿与聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)空穴传输层实现良好能级匹配。PTAA/钙钛矿界面处的载流子提取与传输得到显著增强，同时界面复合被有效抑制。最终开路电压（VOC）提升60 mV，使冠军器件效率达到20.32%。该高效器件在最大功率点（MPP）条件下持续光照和偏压环境中展现出优异稳定性，在1个太阳光强连续工作500小时后仍保持初始光电转换效率（PCE）的80%。