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通过简便的分子工程方法提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSC）结构中不仅存在界面与晶界处的相互作用缺陷，其陷阱态也被认为是导致载流子损失、光伏性能低下及长期稳定性不足的原因。本研究报道了简便有效的分子工程策略：采用CsF掺杂SnO?电子传输层（ETL），并在钙钛矿与空穴传输层（HTL）之间引入两性离子分子构建功能层。碱金属氟化物对SnO?的修饰显著改善了光电性能，实现了光生电子的快速提取与高效光捕获；而两性离子中间层则有效钝化了钙钛矿薄膜晶界处的多重缺陷态。该策略使三元阳离子钙钛矿组分实现了1.23 V的开路电压（VOC），仅产生0.37 V的电位损失，最终获得效率达21.7%且迟滞效应可忽略的器件。更重要的是，在最大功率点（MPP）跟踪连续光照下，这种工程方法展现出优异的长期稳定性——约800小时后仍保持初始效率的90%。简言之，这些创新方案同步提升了PSC的光伏性能与长期稳定性，本研究不仅凸显了分子工程策略在钙钛矿器件中的关键作用，更为其工业化应用奠定了基础。
关键词： 稳定性，钙钛矿太阳能电池，两性离子分子，二氧化锡电子传输层，氟化铯
更新于2025-09-23 15:19:57
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在PbI?薄膜中引入CsF以制备稳定的混合阳离子-卤化物钙钛矿太阳能电池
摘要： 通过一步法向混合阳离子-卤化物钙钛矿薄膜中添加少量CsI被证明是制备高性能钙钛矿太阳能电池（PSCs）的绝佳策略。然而，一步法通常依赖反溶剂洗涤过程，该方法难以控制且不适合大面积器件制备。本研究采用CsF并通过两步法将Cs掺入钙钛矿薄膜。结果表明，CsF能有效扩散至PbI2晶种膜中，显著增强钙钛矿结晶度，从而形成具有超长光致发光载流子寿命（1413纳秒）、优异光稳定性、热稳定性和湿度稳定性的高质量Cs掺杂钙钛矿薄膜。所制备的PSCs功率转换效率（PCE）超过21%，且具有卓越的热稳定性：在60°C老化测试300小时后仍保持原始PCE的96%。CsF掺杂工艺为稳定高性能PSCs提供了新途径。
关键词： 氟化铯、混合阳离子-卤化物钙钛矿太阳能电池、稳定性、铯掺杂
更新于2025-09-11 14:15:04
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无氟化铯与含氟化铯处理的铜铟镓硒太阳能电池的质子辐照及光照退火效应
摘要： 多项研究已针对未经碱金属处理的铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池进行质子辐照实验，但关于碱金属处理后CIGS太阳能电池的类似效应几乎未见报道。基于此，本研究探究了无氟化铯（CsF-free）与经CsF处理的CIGS太阳能电池在光照条件下的质子辐照及退火效应。两类电池在质子辐照后均出现性能退化，外量子效率测试显示长波段响应明显下降。实验数据通过模拟拟合表明：高注量质子辐照导致的性能退化更为显著。电容-电压测试揭示质子辐照后耗尽区展宽，这是净载流子浓度降低所致。研究表明低注量质子辐照产生浅能级缺陷，而高注量质子则形成深能级缺陷。值得注意的是，室温存放可使辐照电池部分性能恢复。光照条件下的热退火处理能有效促进低注量辐照电池性能的大幅恢复，而高注量辐照电池仅呈现微弱恢复。
关键词： 铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se2）太阳能电池、氟化铯、热光浸泡处理、质子辐照、退火处理
更新于2025-09-11 14:15:04
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采用氟化铯后沉积处理实现Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池的碱诱导晶界重构
摘要： 重碱金属处理是实现铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池高效率的关键因素。本研究揭示了铯诱导的CIGS薄膜太阳能电池表面改性效应，特别是氟化铯后沉积处理（CsF-PDT）引发的晶界重构现象。通过CsF-PDT工艺可在无需额外辅助元素的情况下合成CsInSe2相，该相优先富集于晶界（GBs），这一结论通过FE-EPMA、TEM和SIMS分析得到进一步验证。含铯晶界既能产生价带下移效应，又可引发导带上移。通过调控含铯层厚度并修饰吸收层，导带尖峰可通过隧穿效应消除，同时保持高幅度的价带下移以抑制晶界复合。经CsF-PDT处理后，电池效率从15.1%提升至18.3%，Eg/q-Voc电压损耗降至0.4V以下。这些改进主要源于采用CsF-PDT进行结区晶界重构所实现的复合抑制效应。
关键词： PDT（光动力疗法）, 重碱, 开路电压损失, 铜铟镓硒, 氟化铯, 晶界
更新于2025-09-11 14:15:04