近日，物理与光电工程学院（理工学院）新能源技术研究院在能源领域顶级期刊Energy & Environmental Science（IF=31）上发表基于涂布印刷制备的无甲胺（MA）全钙钛矿叠层太阳电池研究成果，题为“Synchronizing Crystallization Enables Thermally Stable All-FA Pb-Sn Perovskites for Printable MA-Free All-Perovskite Tandem Solar Cells”。物理与光电工程学院李洪兵博士为论文第一作者；新能源技术研究院麦耀华教授和郭飞研究员、河南大学陈石教授为共同通讯作者。

  窄带隙Pb-Sn钙钛矿是构建高效率全钙钛矿叠层太阳电池的重要组成部分。然而，当前主流的窄带系钙钛矿均含有易挥发的MA阳离子，严重制约了窄带隙单结以及叠层电池的服役稳定性。鉴于A位阳离子对窄带隙钙钛矿薄膜结构稳定性的重要作用，该文首先定量评估了含有不同类型A位阳离子的铅锡（Pb-Sn）钙钛矿薄膜的热稳定性。与全MA和MA-FA二元体系相比（104.44和111.68 kJ mol^-1），全甲脒（FA）Pb-Sn薄膜表现出最高的分解活化能（149.13 kJ mol^-1）。

平衡Pb/Sn组分结晶速率对全FA Pb-Sn钙钛矿薄膜质量的影响

叠层器件结构、单结Pb-Sn以及叠层钙钛矿光伏性能

  在此基础上，团队通过在钙钛矿前驱体中添加少量二氯化肼（HDC），使用刮涂工艺制备了高质量的甲脒基Pb-Sn钙钛矿薄膜。研究表明，HDC与Sn²⁺离子的选择性强配位作用不仅抑制了Sn²⁺的氧化，更重要的是，平衡了Sn基和Pb基物相的成核速率，从而显著提高了钙钛矿薄膜中Pb-Sn合金相的均匀性。所制备的单结全甲脒基Pb-Sn钙钛矿太阳能电池和无MA叠层器件分别实现了21.81%和27.40%的光电转换效率。此外，未封装的全甲脒基Pb-Sn器件在85℃下经受190小时的热应力后，仍能保持初始效率的80%以上。该研究得到国家自然科学基金（62174069, U21A20102, M-0515，62374053）等项目的资助。

图文：李洪兵

校对：吴   绚

初审：郭   飞

复审：麦耀华

终审：黄   睿