基于水添加剂的可控晶化高效稳定钙钛矿太阳能电池

苏州大学廖良生教授、王照奎副教授领导的团队近日报道了基于水添加剂的可控晶化高效稳定钙钛矿太阳能电池。由于钙钛矿薄膜对水极为敏感，在一定的湿润环境下容易分解，因而提高电池稳定性势必成为钙钛矿太阳电池发展的最大挑战。基于此，研究人员采用了较为简单的一步溶液来制备钙钛矿太阳能电池，创新性地将水掺杂到钙钛矿（CH₃NH₃PbI_3−xCl_x）前驱体溶液中，通过不同量的水掺杂去控制钙钛矿薄膜的结晶性。实验发现，当添加合适剂量的水时，钙钛矿薄膜具有较高的结晶度和稳定性，所制备的电池不仅光电转换效率最高，而且器件寿命可以得到明显提升。这是由于碘甲胺（CH₃NH₃I）在水中的溶解度大于在DMF溶剂，且相对应于DMF溶剂，水具有较低的沸点和较大蒸汽压。因此，一定量的水添加增加了钙钛矿离子化合物在溶液中的溶解度，可有效控制钙钛矿薄膜的结晶度。更为重要的是，适量水添加剂的引入，在钙钛矿薄膜退火过程中，可能形成了CH₃NH₃PbI_3−xCl_x•nH₂O水合分子，相比CH₃NH₃PbI_3−xCl_x具有更好的稳定性，可有效抵抗外部环境中水的侵蚀，从而提高了钙钛矿太阳能电池的整体稳定性。

这一研究成果发表于《Adv. Funct. Mater.》上。