作為第三代太陽能電池的後起之秀，鈣鈦礦太陽能電池（PKSC）受到了世界範圍內的廣泛關注，其最高光電效率也從3.8%迅速增長到25.8%，然而鉛（Pb）的毒性也限制了其工業應用。因此，發展環境友好且擁有最高理論效率的錫（Sn）基鈣鈦礦也愈加重要。
目前Sn-PKSC的最高效率已達14.81%，限制其效率增長的主要原因是易於氧化Sn2+和迅速結晶速度導致的表面形貌問題，前者會導致自摻雜的Sn4+複合中心而後者將影響鈣鈦礦的吸光能力和界面接觸。
近日，日本國力電氣通信大學的Hayase團隊及沈青團隊，以錫基鈣鈦礦為研究對象，通過設計一種連續表面鈍化的方式分別針對上述問題進行處理用於Sn-PKSC的製備。
本工作首先選擇乙酰丙酮（ACAC）及乙二胺（EDA）作為表面鈍化劑，針對於鈍化方式及鈍化順序進行研究，試驗結果表明ACAC可以通過奧斯特熟化過程優化鈣鈦礦表面形貌及結晶度從而提高短路電流（Jsc），而EDA則通過降低Sn4+濃度及調控表面能級改善開路電壓（Voc），進而提高整體的光電效率，而連續的ACAC液相鈍化和EDA氣相鈍化具有更好的鈍化效果。擴展了不同的鈣鈦礦組分和類似的酮類及胺類的鈍化試劑，均具有類似的鈍化效果。
最終，該種連續鈍化方式提高了錫基的最高光電效率到13%，並具有良好的穩定性。該工作為進一步提高PKSC的光電效率提供了新的思路和方法。
論文信息
Sequential Passivation for Lead-Free Tin Perovskite Solar Cells with High Efficiency
Dr. Zheng Zhang,Dr. Muhammad Akmal Kamarudin,Dr. Ajay Kumar Baranwal,Dr. Gaurav Kapil,Dr. Shahrir Razey Sahamir,Dr. Yoshitaka Sanehira,Dr. Mengmeng Chen,Dr. Liang Wang,Prof. Qing Shen,Prof. Shuzi Hayase
Angewandte Chemie International Edition
DOI:10.1002/anie.202210101
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