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前言回顾

现今，有机-无机钙钛矿太阳能电池（PSCs）已取得了较好的发展，其认证功率转换效率（PCE）已达到26%，与硅太阳能电池相当。钙钛矿是一种离子晶体，受到各种环境条件的影响，包括水分、热和光。在这种条件下，常用的甲基铵-铅-碘（MAPbI3）容易分解为PbI2，甲脒基钙钛矿也表现出严重的相不稳定性。因此，长期稳定性是评估PSCs性能的重要指标，也是PSCs商业化的最大障碍。在各种稳定性评估中，操作稳定性测试是评估钙钛矿器件稳定性的最标准方法。然而，要获得良好的运行稳定性并不容易，因为它对材料本身及其界面的稳定性有非常严格的要求。因此，实现优异的运行稳定性是推动PSCs商业化的必要条件，也是当前需要研究的重点。

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文献简介

基于此，苏州大学物理科学与技术学院的李亮等人将尿嘧啶作为“粘合剂”引入钙钛矿膜中，同时提高功率转换效率（PCE）和操作稳定性。尿嘧啶可以有效地钝化缺陷并增强晶界，从而提高钙钛矿薄膜的稳定性。此外，尿嘧啶还增强了钙钛矿和SnO2电子传输层之间的界面，以增加结合力。尿嘧啶修饰的装置在0.0625 cm2的有效面积下提供了24.23%（认证为23.19%）的超高PCE，其滞后可以忽略不计。值得注意的是，在连续光下以其最大功率点（MPP）跟踪约6000小时后，该装置依旧表现出优越的操作稳定性。此外，该装置在PCE和操作稳定性方面也表现出很大的再现性。

图1. (a) 完美、参考和改性晶体的电子定位功能; (b) 当尿嘧啶填充钙钛矿晶体时的差电荷密度; (c) 每种情况下相对Pb的LDOS; (d) 参考器件和(e) 修改器件的导纳谱; (f) ln（ω0/T2）和1/T之间的关系，以提取两个器件的缺陷激活能（Ea）; (g)相应的tDOS结果; (h) 参考和改性钙钛矿薄膜的TRPL结果; (i) 参比和改性钙钛矿薄膜的温度相关离子电导率

图2. (a) PSCs的结构; (b) 优越器件的J-V曲线; (c) EQE曲线和积分Jsc；(d) 统计直方图; (e) Voc; (f) 参考装置和修改装置的Voc衰减曲线; (g) 基于改性钙钛矿膜的面积为1cm2的优越器件的J-V曲线; (h) 改良装置的MPPT曲线

图3. PSCs的运行稳定性与界面和晶界的性质有关

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文献总结

总之， 该课题组表明，通过在钙钛矿膜中引入尿嘧啶作为双功能添加剂，可以很容易地提高钙钛矿太阳能电池的PCE和操作稳定性。结果表明，尿嘧啶可以有效地钝化缺陷，增强晶界，提高钙钛矿膜本身的稳定性，还可以增强钙钛矿与SnO2之间的界面，提高结合力，提高光稳定性。同时，尿嘧啶修饰的装置提供了高达24.23%的PCE，且所有的制备步骤都是在相对湿度约为50%的潮湿空气中完成的。此外，通过运行稳定性的结果表明，在跟踪大约6000小时后，该设备依旧可以保持其初始PCE的90%以上，并且该器件在PCE和稳定性方面表现出优异的再现性。相关研究成果最新发表于国际知名期刊《Advanced Materials》上，题为“Uracil Induced Simultaneously Strengthening Grain Boundaries and Interfaces Enables High-Performance Perovskite Solar Cells with Superior Operational Stability”。

本文关键词：运行稳定性；添加剂；钙钛矿；太阳能电池；潮湿空气

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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