南京航空航天大学 - 《南京航空航天大学报》
前沿院团队的研究论文在顶级期刊EES发表
作者：国际前沿科学研究院
2024-11-20
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本报讯 近日，我校国际前沿科学研究院团队在能源与环境科学领域顶级期刊 《Energy&EnvironmentalSci鄄ence》（EES，IF=32.4）上发表了题为“Interfacialcoordinationutilizingchelat鄄ingligandsforoperationallystableper鄄ovskitesolarmodules”的研究论文。
钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本以及可柔性和可透明性等优势，被视为下一代光伏技术的有力竞争者。然而，钙钛矿在规模化制备后的稳定性和效率问题一直是制约其商业化应用的主要挑战。鉴于此，研究团队开发了一种界面配位策略，该策略不仅有效钝化表面缺陷，还为钙钛矿表面提供了一层电子能级适配的配位聚合物，从而显著提高了面向商业应用的钙钛矿电池模组的效率和运行稳定性。
研究团队通过使用含有吡啶末端基团的萘二酰亚胺衍生物（DPNDI）作为螯合配体，最终在钙钛矿表面组装形成一层Pb(II)配位聚合物。
实验表明，DPNDI与钙钛矿表面暴露的Pb2+离子形成强配位键，显著提升了界面的稳定性。处理后的钙钛矿表面不仅表现出均匀的电势分布，并且使得其功函数转向n型，有利于界面的电荷提取。
通过密度泛函理论（DFT）计算确定了萘二酰亚胺衍生物（DPNDI/DB鄄NDI）与钙钛矿表面之间的界面配位作用，电荷转移增强、缺陷形成能增加等理论，结果进一步验证了 DP鄄NDI与钙钛矿表面的强相互作用带来的效果。
基于该界面配位策略制备的钙钛矿太阳能电池分别实现了 0.16平方厘米单元电池 25.0%和 31.6平方厘米模组 22.6%的光电转换效率(PCE)，与已报道同尺寸太阳能模组的最高效率相当。
DPNDI处理后的太阳能模组在不同温度下均表现出优异的运行稳定性。加速老化研究表明，钙钛矿太阳能模组的T80寿命 （达到初始效率80%的所用时间）约9556小时（25°C，1个太阳光），为同尺寸钙钛矿模组之新高。该项研究丰富了大面积钙钛矿电池表面钝化的技术途径，并促进了其商业化发展。(国际前沿科学研究院）