宁波材料所,Nature Nanotechnology!
研之成理
2026-04-28 10:45
文章摘要
全钙钛矿叠层太阳能电池(AP-TSCs)是极具前景的光伏技术,但其多组分钙钛矿中异步结晶过程导致纵向组分梯度和非辐射复合,限制了效率提升。本研究基于硬软酸碱(HSAB)原理,提出了一种通用的添加剂设计策略,以同步宽带隙和窄带隙钙钛矿的成核与晶体生长。通过选择边界碱性的二氟草酸硼酸盐(DFOB⁻)配位宽带隙钙钛矿,硬碱性的四氟硼酸盐(BF₄⁻)配位窄带隙钙钛矿,平衡了PbI₂/PbBr₂与PbI₂/SnI₂的结晶动力学,制备出垂直组分均匀的薄膜,显著降低了缺陷密度并抑制了离子迁移。实验表明,DFOB⁻有效抑制了宽带隙钙钛矿中的相分离,BF₄⁻改善了窄带隙钙钛矿中Sn/Pb的垂直分布。最终,单片两端叠层器件实现了30.3%的认证效率(开路电压2.16 V,填充因子85.2%),在最大功率点追踪1000小时后仍保持92%效率。柔性叠层器件效率达28.2%(认证值28.0%)。该研究揭示了组分复杂型钙钛矿中垂直组分异质性的动力学根源,并为控制结晶提供了化学导向的通用策略。
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