近年来钙钛矿太阳能电池得到了快速的发展。铅基钙钛矿太阳能电池经过十几年的发展，器件认证效率已达到25.7%，然而铅的有毒性限制了其商业化发展，锡基钙钛矿太阳能电池是无铅钙钛矿太阳能电池最好的候选材料之一，目前器件效率已达到14.8%。但是由于锡基钙钛矿结晶速率过快，Sn²⁺易被氧化，以及缺陷较多等问题，限制了锡基钙钛矿电池的进一步发展。因此，调控锡基钙钛矿的结晶速率和钝化薄膜缺陷有望提高锡基钙钛矿电池的效率和稳定性。

近日，华侨大学发光材料与信息显示研究院、材料科学与工程学院田成波副教授&魏展画教授团队合成了一种富勒烯衍生物—氯化富勒烯（C₆₀Cl₆），并将其应用于锡基钙钛矿电池中。研究发现C₆₀Cl₆可以与钙钛矿组分I^-和Sn²⁺相互作用，调控锡基钙钛矿的结晶过程，进而制备了致密的钙钛矿薄膜，同时，C₆₀Cl₆可以有效减少器件的非辐射复合，起到钝化缺陷的效果，最终加入C₆₀Cl₆的器件PCE达到13.30%。尤为重要的是，位于晶界及表面的C₆₀Cl₆可以起到缝合晶界的作用，从而抑制水汽与氧气对锡基钙钛矿的侵蚀，进而降低Sn⁴⁺与Sn²⁺的比例，使无封装器件的空气稳定性、热稳定性以及光照稳定性也得到明显的提高。

这项工作为使用功能化富勒烯调控锡基钙钛矿结晶，改善薄膜质量以及器件稳定性提供了一种新策略。

图1 C₆₀Cl₆与钙钛矿作用机理。a. C₆₀Cl₆结构及静电势。b, c 对照与C₆₀Cl₆基钙钛矿薄膜SEM。d. 对照与C₆₀Cl₆基钙钛矿Sn 3d_5/2XPS谱图. e. C₆₀Cl₆与锡基钙钛矿作用示意图。

图2. 器件性能。a. 器件结构示意图。b. 对照与C₆₀Cl₆基器件J-V曲线。c. 器件瞬态光电压测试。d. 未封装器件热稳定性测试。e. 未封装器件空气稳定性测试。

参考文献：

J. Chen, C. Tian, C. Sun, P. Yang, W. Feng, L. Zheng, L. Yang, E. Hou, J. Luo, L. Xie and Z. Wei, Energy & Environmental Materials, 2022, DOI: 10.1002/eem2.12529.

文章链接：

https://doi.org/10.1002/eem2.12529