霍夫曼先进材料研究所&深圳工业大学最新AEM刊：对钙钛矿量子阱进行氟化，使倒置太阳能电池的效率超过25%

01、研究背景

倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光伏性能经常受到陷阱诱导的非辐射复合和光化学降解的阻碍，这些复合和光化学降解发生在钙钛矿薄膜的上界面和晶界。因此钙钛矿量子阱(2D或准2D，PQWs)在钙钛矿光伏界引起了相当大的兴趣，它们可以显著提高3D钙钛矿材料的耐久性和效率。性能的提高归因于PQWs的层结构，其中包含疏水性有机间隔物，不仅提供了空间限制以抑制离子迁移，而且还阻止了环境中的水分渗透。同时，PQWs的带隙越大，可以抑制界面处的电荷复合过程，电荷收集效率越高，能量损失越小，光伏性能越好。

02、关键问题

倒置钙钛矿存在陷阱诱导的非辐射复合和光化学降解等问题，影响了钙钛矿的效率及稳定性。

03、研究过程

霍夫曼先进材料研究所&深圳工业大学胡汉林课题组评估了氟苯乙基碘铵 (F-PEAI) 有机间隔分子的邻异构体、间异构体和对位异构体，用于构建钙钛矿量子阱(2D 或准 2D，PQW)以封装 3D 钙钛矿。在3种变体中，p-F-PEAI的电荷分布最对称，空间阻碍最弱，导致与PbI2和钙钛矿的相互作用增强，掠入射广角X射线散射(GIWAXS)结果证实了面外取向增强。密度泛函理论和晶体轨道汉密尔顿布居(COHP)计算进一步证实了p-F-PEAI与钙钛矿结构的结合最为强烈。此外，透射电子显微镜(TEM)表征表明，p-F-PEAI辅助的2D PQWs有效地钝化了钙钛矿的晶界和表面。这种配置有助于有效的表面钝化，改善电荷载流子传输，并显著抑制非辐射复合。

04、研究结果

研究结果表明，由此制备的倒置钙钛矿太阳能电池实现了25.03%的出色功率转换效率(PCE)，填充因子(FF)为85.11%。未封装的器件在环境环境和连续光照下表现出增强的长期稳定性。凸显了p-F-PEAI钝化策略的有效性。