使用有机卤化物盐(尤其是氯化物)钝化缺陷是提高钙钛矿太阳能电池(PSC)功率转换效率(PCE)的有效方法,因为Pb–Cl键比Pb–I和Pb–Br键更强。然而,具有小半径的Cl-阴离子容易掺入钙钛矿晶格,从而扭曲卤化铅八面体,降低光伏性能。鉴于此,来自中国科学院化学研究所的孙劲松等人通过使用含Cl的有机分子取代广泛使用的离子Cl盐,从而保持了Cl的有效钝化,且防止了Cl并入体晶格。
文章要点:
1) 该研究的这一结果主要得益于Cl原子和有机骨架之间的强共价键,研究发现,只有当单个分子中Cl原子的距离与钙钛矿中卤化物离子的距离很好地匹配时,这种配置才能使缺陷钝化最大化;
2) 此外,研究还优化了分子构型,以使多个Cl原子处于最佳空间位置,从而最大化它们与表面缺陷的结合,由此产生的PSC实现了25.02%的PCE,是PSC的最高PCE之一,并在连续运行500小时后保持良好稳定性(其初始PCE的90%)。
参考资料:
J.S. Sun, et al. Regioselective Multisite Atomic-Chlorine Passivation Enables Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. J. Am. Chem. Soc. (2023).
DOI: 10.1021/jacs.2c13307
https://doi.org/10.1021/jacs.2c13307