提高柔性钙钛矿太阳能电池稳定性的界面工程

柔性钙钛矿太阳能电池具有重量轻、柔韧性高和顺应性等优点，在便携式电子产品中引起了人们的关注。该界面对于钙钛矿太阳能电池的光伏效率和运行稳定性至关重要。北京理工大学的研究人员总结了降解机制并回顾了界面工程，重点是它们在柔性钙钛矿太阳能电池中的作用。他们在12月21日发表于EnergyMaterialAdvances的文章中讨论了最近的研究、柔性设备的进展、当前的挑战、可能的方向和前景。

“对于钙钛矿薄膜，有一些因素会影响材料的本征稳定性，”论文作者、建筑可定制先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室教授、工业和信息化部低维量子结构与器件重点实验室教授陈奇说，北京理工大学材料科学与工程学院新材料实验中心。“由于不匹配的晶格和热膨胀系数，应力会随着温度的变化而累积。它会导致分层或加速分解。水蒸气和氧气都可能与钙钛矿晶体发生不可逆的反应。光照导致钙钛矿或相邻的薄弱环节层层破裂。”

陈解释说，除了上述刚性器件的稳定因素外，f-PSC的稳定性还受到其他条件的影响。应更详细地探索和总结柔性设备的退化机制。

“界面改性可以钝化缺陷，提高界面粘附力，抑制离子迁移，优化能带结构并调节残余应力，”陈说。“基于最新的研究进展，我们总结了界面修饰在柔性钙钛矿太阳能电池中的应用。”

对于空穴传输层和电子传输层，界面修饰可以通过控制SnO2纳米晶提高传输层阻水阻氧的能力，减少界面复合，是提高器件性能的关键。

对于有源层，柔性衬底的粗糙形貌直接影响钙钛矿薄膜的质量，内部和表面的深能级缺陷导致界面非辐射复合增加。

界面改性不仅提高了钙钛矿薄膜的质量，还提高了界面的附着力和薄膜的柔韧性，从而提高了电池的性能。

此外，柔性电极的坚固性、导电性和透明度可以通过界面工程得到改善。

“为了进一步提高f-PSC的效率和稳定性，应该详细研究这些不同界面之间复杂的相互作用，”Chen说。“界面工程对f-PSC的光电性能起着至关重要的作用。我们系统地研究了柔性基板对f-PSC中电荷提取、电荷传输和电荷复合的影响。对界面电荷动力学的更深入理解有利于弄清楚f-PSC的降解机制。”

“尽管近年来取得了重大进展，但f-PSCs必须达到大规模生产和商业运营。因此，界面工程仍然是解决困扰f-PSCs功能和运行问题的关键途径，”陈说。

“首先，全面了解界面特性和相关电荷载流子动力学对于未来f-PSC的产业化至关重要。为了满足大面积器件制造的要求，创新的活性吸光材料和CTL可以直到我们积累了足够的精确知识，才能在减少光伏能量损失和克服不稳定性问题后，促进f-PSCs的产业化。

“其次，界面工程对于柔性串联电池也至关重要。如果子电池串联，则互连层应具有出色的电荷传输能力以充当复合层。此外，上层应确保背面的光吸收令人满意电池。只有通过对界面特性的精细控制，这些串联电池才能在光学上足够厚，在电学上足够薄。公众意识到柔性钙钛矿光伏器件的真正潜力。”

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