盡管鈣鈦礦太陽能電池功率轉(zhuǎn)換效率取得進展，但器件不穩(wěn)定性仍是其商業(yè)化應(yīng)用的障礙之一。這種不穩(wěn)定性源于鹵素離子尤其是碘離子（I⁻）的遷移。在光照和熱應(yīng)力作用下，I⁻發(fā)生遷移并轉(zhuǎn)化為I₂，導致不可逆的降解和性能損失。因此，抑制鈣鈦礦太陽能電池器件I⁻遷移至關(guān)重要。

中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葛子義和劉暢等在前期鈣鈦礦太陽能電池研究的基礎(chǔ)上，解決了鈣鈦礦太陽能電池器件I⁻遷移問題，在提升鈣鈦礦太陽能電池運行穩(wěn)定性方面取得了進展。

該研究將2,1,3-苯并噻二唑、5,6-二氟-4,7-雙引入到鈣鈦礦前驅(qū)體溶液。研究顯示，未雜化的p軌道與I⁻的孤對電子之間的強配位作用抑制MAI/FAI的去質(zhì)子化以及隨后的I⁻向I₂的轉(zhuǎn)化，而高度電負性的氟增強了其與I⁻之間的靜電相互作用。BT2F-2B的協(xié)同作用抑制了鈣鈦礦的分解和碘空位缺陷密度。這一方法使反式單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）超過26%，展現(xiàn)出優(yōu)異的運行穩(wěn)定性。根據(jù)ISOS-L-3測試協(xié)議，經(jīng)過處理的鈣鈦礦太陽能電池在老化1000小時后仍可保留其原始PCE的85%。當BT2F-2B應(yīng)用于寬帶隙鈣鈦礦系統(tǒng)時，全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池的PCE達27.8%，證實了這一策略的普遍性。

圖片:W020241227561109332383.png

（a）鈣鈦礦吸附BT2F-2B后的電子密度分布；（b）反式鈣鈦礦太陽能電池器件效率；（c）ISOS-L-1和 （d）ISOS-L-3協(xié)議下，鈣鈦礦太陽能電池的運行穩(wěn)定性

相關(guān)研究成果以Universal Approach for Managing Iodine Migration in Inverted Single-Junction and Tandem Perovskite Solar Cells為題，發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金和中國博士后科學基金的支持。