西湖大学工学院特聘研究员王睿实验室公布了最新成果——强π-共轭型路易斯碱钝化剂重度钝化钙钛矿表面、用于长久稳定基于spiro-OMeTAD的正式器件。近日，相关研究成果在线发表于《焦耳》。
该研究通过设计分子共轭面积，增强分子间的π-π相互作用，以最大限度地抑制高浓度下钝化剂分子对钙钛矿晶格的侵蚀，同时最大程度地形成有序的π-π堆砌，保证界面电荷的顺利传输。
王睿实验室中的钙钛矿电池样品。课题组供图
他们发现了一种熟悉的“老分子”的“新性质”：作为钙钛矿电池的缺陷钝化剂，能在高浓度下使用、不会“损伤”电池性能；这样，随着器件运行时间的延长，储备的钝化剂分子能够继续“处理”电池运行后新产生的缺陷，从而提高器件的使用寿命。
在使用一系列分子作为电池钝化剂的测试实验中，研究团队察觉到了有一类分子，电池对它的浓度“不敏感”：具有最强π共轭的三联吡啶分子。三联吡啶分子的特性能在不降低电池器件性能的情况下，对钙钛矿进行高浓度钝化，从而大大提高了钝化效果的耐久性。因此，经三联吡啶钝化的钙钛矿器件，它的光电转换效率，对所使用的钝化剂浓度依赖小。
在钙钛矿太阳能电池界，“评优”的指标有两项：光电转换效率和器件稳定性。王睿团队开发的新型钝化剂的钙钛矿电池，其实验数据显示，经过三联吡啶处理的钙钛矿表面器件表现出高达25.24%的光电转换效率以及出色的器件稳定性，在一个太阳光照下运行2664小时后仍保持90%的初始效率。这个成绩贴近但并未打破最高纪录——目前，最新报告的小面积器件光电转化效率的纪录是26%。
但它更突出的价值，是引导业界关注钙钛矿电池钝化效果的持久性；同时，三联吡啶分子作为钝化剂的思路，也为业界送出了一块探路的“砖”，将为更多科研人员继续设计浓度无敏感型的钝化剂提供指导。
论文第一作者为西湖大学工学院助理研究员王思思，复旦大学博士后姚沧浪为共同第一作者。王睿、浙江大学研究员薛晶晶为共同通讯作者。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.020
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