西北工业大学陈睿豪&王洪强Nano Energy：分子原位界面调控制备高效稳定环保倒置钙钛矿太阳能电池

倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其成本效益和高效率而备受瞩目。然而，要突破单结钙钛矿太阳能电池的肖克利-奎瑟尔（S-Q）理论极限，关键在于解决钙钛矿材料的界面问题。虽然小分子钝化剂在提升电池效率方面已取得显著成果，但这些钝化剂在长期使用中容易分解，进而削弱其钝化效果。为应对这一挑战，研究者们开始引入了相对稳定的聚合物分子，通过在界面构建交联网络来提升器件性能和稳定性。然而，现有的聚合物网络存在导电性不足等问题，这限制了其在同时钝化缺陷和促进电荷传输方面的效果。

对此，西北工业大学陈睿豪和王洪强教授等人提出并验证了一种界面交联苯并咪唑（ICB）策略。该策略通过在钙钛矿上界面引入一种阳离子聚合物，成功解决钙钛矿表面缺陷的问题，同时凭借其分子的特性增强了界面电荷的提取与传输，实现导电钝化的作用。这一创新不仅显著提高倒置钙钛矿太阳能电池及模组的效率和稳定性，也为钙钛矿光伏领域的未来发展提开辟了新的方向。

研究结果表明，PVBN分子有效地钝化了钙钛矿表面缺陷，释放了薄膜表面的残余应力，从而显著降低了界面缺陷密度。此外，PVBN的引入改善了PCBM的导电性和电子迁移率，增强了界面电荷传输，进而提高了电荷提取效率和薄膜质量。最终，经过PVBN修饰的倒置PSC实现了25.30%的光电转换效率（PCE），而6×6 cm²的倒置模组也实现了21.73%的PCE。这些器件表现出优异的稳定性，在85℃持续加热1200小时后仍能保持90%的初始性能，并在持续光照1200小时后维持92.8%的初始效率。此外，修饰后的器件的铅泄漏抑制率达到83.6%。这些成果不仅突显了ICB策略在提高钙钛矿光伏稳定性和效率方面的巨大潜力，还为可持续的大规模应用提供了可行的解决方案。

论文信息：

Interfacial Crosslinking Benzimidazolium Enables Eco-friendly Inverted Perovskite Solar Cells and Modules, Nano Energy DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.110190

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110190