論文速覽 鈣鈦礦太陽能電池（perovskite solar cells, PSCs）通常在不代表室外使用的條件下在室內進行測試。戶外測試中電池的更快降解源于更高的紫外線水平，導致銦錫氧化物和混合空穴傳輸層界面的剝離。而鈣鈦礦太陽能電池室內測試中使用的發光二極管（LED）不會將它們暴露在實際戶外，使用中可能受到的紫外線在輻射水平下。本研究探討了在未過濾陽光下以及室內LED燈測試條件下，p-i-n結構鈣鈦礦太陽能電池的降解機制。研究發現，鈣鈦礦與聚合物空穴傳輸材料（HTMs）及透明導電氧化物（TCOs）之間的弱化學鍵合是加速A位陽離子遷移的主要原因，而非HTMs的直接降解。通過引入芳香族磷酸，[2-(9-乙基9H-咔唑-3-基)乙基]磷酸（EtCz3EPA），在鈣鈦礦/HTM/TCO區域增強了鍵合，磷酸基團與TCOs鍵合，氮基團與鈣鈦礦中的鉛相互作用。EtCz3EPA與強空穴提取聚合物組成的混合HTM不僅保持了高效率，還提高了鈣鈦礦器件的紫外穩定性。經Perovskite PV Accelerator for Commercializing Technologies (PACT)中心獨立測試，冠軍級鈣鈦礦微型模塊在戶外測試29周后仍保持了超過16%的操作效率。本研究還討論了提高戶外耐久性的必要性，并提出了縮小室內與戶外耐久性測試結果差距的方法。圖文導讀 圖1：在室內和室外條件下PSCs的降解情況。圖2：紫外光誘導的鈣鈦礦降解機制。圖3：更強鍵合HTMs的分子設計。圖4：不同HTMs的小器件在50 h LEP光浸泡后的J-V曲線，以及對應的陷阱密度和在LED燈和LEP燈照射下的光浸泡穩定性測試結果。圖5：鈣鈦礦微型模塊的戶外試驗結果。總結展望 本文研究了紫外光引起的PSCs的降解機制，通過引入更強的鍵合分子到器件中，顯著提高了鈣鈦礦微型模塊的戶外穩定性。研究表明，紫外光直接損害了鈣鈦礦基底的界面，導致空穴提取效率降低，并加速了A位陽離子的遷移。通過在鈣鈦礦/HTM/ITO區域引入強鍵合分子，減少了該區域周圍的非晶相，并抑制了紫外光下的陽離子遷移。采用混合HTM EtCz3EPA/PTAA:BCP的小面積PSCs，在LED和LEP燈下的T90壽命分別提高到約4610 h和約1780 h。經PACT中心獨立測試，冠軍微型模塊在戶外測試29周后，仍保持了超過16%的操作效率。這些成果為鈣鈦礦太陽能電池的商業化和長期穩定性提供了重要的理論和實踐基礎。文獻信息標題：Strong-bonding hole-transport layers reduce ultraviolet degradation of perovskite solar cells期刊：Science
DOI：10.1126/science.adi4531
1.?Strong-bonding hole-transport layers reduce ultraviolet degradation of perovskite solar cells,?Science, Vol 384, Issue 6700, pp. 1126-1134 (2024)
2. Lead-chelating hole-transport layers for efficient and stable perovskite minimodules, Science, ?380, 6647, ?823-829?DOI: 10.1126/science.ade9463
3. Stabilizing perovskite-substrate interfaces for high-performance perovskite modules, Science, ?20 Aug 2021, Vol. 373, Issue 6557, pp. 902-907 DOI: 10.1126/science.abi63234. Response to Comment on ‘Resolving spatial and energetic distributions of trap states in metal halide perovskite solar cells, Science, Vol. 371, Issue 6532, eabd8598 (2021)5. Resolving spatial and energetic distributions of trap states in metal halide perovskite solar cells?, Science, Vol. 367, Issue 6484, pp. 1352-135.
6.?Stabilizing halide perovskite surfaces for solar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts?, Science, Vol. 365, Issue 6452, pp. 473-478?(2019)
