释放界面应力提升无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的开路电压至1.70 V

来源：材料人

引言近十年来，钙钛矿太阳能电池迅猛发展，其光电转化效率已由最初的3.8%提升至25.2%，但稳定性是阻碍其商业化的瓶颈之一。采用全无机CsPbBr3钙钛矿作为吸光层显著改善了器件稳定性，但由于高纯CsPbBr3钙钛矿制备困难、界面电荷复合严重、吸光吸收范围窄等问题导致电池效率仍然较低。成果简介近日，暨南大学唐群委教授团队针对器件界面间的应力问题，通过构建WS2/CsPbBr3范德华异质结，释放CsPbBr3钙钛矿薄膜的拉应力，减小了钙钛矿与电子传输层之间的界面电荷损失，将碳基全无机钙钛矿太阳能电池器件的开路电压提升至1.70V。另外，由于拉应力的释放，降低了钙钛矿薄膜内部的离子迁移，使得器件稳定性得到明显提高。相关成果以题目“Interfacial Strain Release from WS2/CsPbBr3 van der Waals Heterostructure for 1.7 V-Voltage All-Inorganic Perovskite Solar Cells”发表在化学和材料领域顶级刊物Angewandte Chemie International Edition杂志上，周青伟博士后为第一作者，段加龙副教授和唐群委教授为文章的通讯作者。图文简介图一 WS2/CsPbBr3范德华异质结的构建示意图（a-c）WS2纳米片的形貌结构（d-f）WS2与CsPbBr3钙钛矿的晶格结构以及异质结生长示意图。图二 异质结对界面应力的影响（a）、（b）钙钛矿薄膜的形貌。（c）钙钛矿薄膜的XRD图。（d-f）钙钛矿薄膜的应力表征。（g）应力释放示意图。图三 器件的光伏性能（a）钙钛矿电池的结构图以及SEM断面图。（b）电池器件的J-V曲线。（c）电池器件的稳态输出。（d）电池器件的IPCE曲线。（e）电池器件的效率分布图。（f）电池器件的内建电场测试。（g）缺陷态密度的表征。（h）电荷提取速率以及转移表征（PL图谱）。图四 电池的稳定性能（a-c）器件的离子迁移表征。（d-e）电池在持续光照以及RH = 80%，T = 80 oC下的稳定性。该研究得到博士后基金（2019M650231, 2019M663379），中央高校基本科研专项资金（21620348, 21618409, 21619311），国家自然科学基金项目(61774139, U1802257)，广东省自然科学基金项目（2019B151502061, 2020A1515011123）的支持。文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202010252