第一作者：Wei-Ting Wang，Philippe Holzhey，Ning Zhou， Qiang Zhang

通訊作者：馮憲平， Henry J. Snaith

通訊單位：香港城市大學(xué)，牛津大學(xué)

Henry J. Snaith，英國牛津大學(xué)物理系教授，博士導(dǎo)師為光電領(lǐng)域大牛，也是卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任的Richard Friend教授。2012年與其他教授聯(lián)手在《Science》報(bào)道效率超過10%的介孔型雜化PSCs，轟動了世界。目前牛津大學(xué)克拉倫登實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)教授，同時也是牛津光伏公司（OxfordPV）創(chuàng)始人。37歲當(dāng)選英國皇家學(xué)會院士。如今，他的文章已經(jīng)被引用超過17萬次，h指數(shù)170。

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鈣鈦礦太陽能電池因其高效率、低成本等優(yōu)勢，成為近年來光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，然而，鈣鈦礦太陽能電池(PSC)的進(jìn)一步改進(jìn)需要在制造階段及其使用過程中更好地控制鈣鈦礦光活性層中的離子缺陷。

基于此，本研究提出了一種使用受阻尿素/硫代氨基甲酸酯鍵路易斯酸堿材料(HUBLA)的活性鈍化策略。

其中與水和熱激活特性的動態(tài)共價鍵，可以動態(tài)修復(fù)鈣鈦礦材料，確保器件性能和穩(wěn)定性。在水或熱的作用下，HUBLA產(chǎn)生新藥劑，進(jìn)一步鈍化鈣鈦礦中的缺陷。通過這種鈍化策略，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)25.1%的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)，并且在85°C氮?dú)猸h(huán)境下老化約1500小時后，HUBLA器件仍能保持其初始PCE的94%，在85°C和30%相對濕度(RH)老化1000小時后，保持了其初始PCE的88%。

圖文導(dǎo)讀

圖1：HUBLA的動態(tài)反應(yīng)、水解和氧化還原穿梭。

圖2：HUBLA在鈣鈦礦薄膜上的動態(tài)反應(yīng)和鈍化。

圖3：鈣鈦礦薄膜的穩(wěn)定性。

圖4：HUBLA處理的鈣鈦礦光伏電池的性能和穩(wěn)定性。

總結(jié)展望

本研究提出的HUBLA作為一種“活性鈍化劑”，不僅在制造過程中提升了鈣鈦礦薄膜的鈍化效果，而且在后續(xù)使用和存儲中也能動態(tài)修復(fù)新生成的缺陷。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HUBLA顯著提高了鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率和長期穩(wěn)定性。特別是在85°C和30%相對濕度的嚴(yán)苛條件下，HUBLA處理的器件展現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性，為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用提供了重要的技術(shù)支持。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Water- and heat-activated dynamic passivation for perovskite photovoltaics

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07705-5