表面陷阱介導(dǎo)的非輻射電荷復(fù)合是實(shí)現(xiàn)高效金屬鹵化物鈣鈦礦光伏的主要限制。使用有機(jī)分子的缺陷鈍化已被確定為解決該問(wèn)題的有吸引力的方法。然而，由于缺乏對(duì)分子結(jié)構(gòu)如何影響鈍化效果的深刻理解，這種方法的實(shí)施受到阻礙。近日，美國(guó)加州大學(xué)楊陽(yáng)，Rui Wang，Jingjing Xue以及蘇州大學(xué)Kai-Li Wang，Zhao-Kui Wang（加州大學(xué)）等人系統(tǒng)研究了茶堿，咖啡因和可可堿對(duì)(FAPbI3)x(MAPbBr3)1?x表面缺陷的鈍化。在這些分子中，共軛結(jié)構(gòu)以及由雜原子誘導(dǎo)的偶極子傾向于增加分子間的相互作用。這使得它們本質(zhì)上是不易揮發(fā)的，這是研究其與鈣鈦礦缺陷和鈣鈦礦長(zhǎng)期穩(wěn)定性相互作用的關(guān)鍵。當(dāng)分子中的NH和C=O處于最佳構(gòu)型時(shí)，NH和I（碘）之間的氫鍵形成有助于主C=O與反位Pb（鉛）缺陷的結(jié)合，從而使表面缺陷結(jié)合最大化。用茶堿處理后的光伏器件的穩(wěn)定功率轉(zhuǎn)換效率高達(dá)22.6％。
圖1 三種不同化學(xué)環(huán)境中C=O基團(tuán)的表面缺陷識(shí)別及結(jié)構(gòu)構(gòu)型。
圖4 通過(guò)茶堿處理增強(qiáng)了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的光伏性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。Constructive molecular configurations for surface-defect passivation of perovskite photovoltaics, Science 366 (6472), 1509-1513. DOI: 10.1126/science.aay9698
