近日，昆明理工大学材料科学与工程学院陈江照教授团队在国际化学顶级期刊Angewandte Chemie-International Edition上以题为“Simultaneous suppression of multilayer ion migration via molecular complexation strategy toward high-performance regular perovskite solar cells”发表最新研究成果，该研究工作得到国家自然科学基金面上、兵团重点领域科技攻关计划等项目的资助。
Li+、I-和Ag的迁移和扩散阻碍了长期运行稳定的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的实现。鉴于此，陈江照教授团队提出了一种多功能主客体络合策略，将路易斯碱配体双（2,4,6-三氯苯基）草酸酯（TCPO）掺入Spiro-OMeTAD HTL，通过主客体络合相互作用，TCPO可以同时抑制Li+、I-和Ag的迁移和扩散，从而稳定钙钛矿层、HTL和银电极及其界面。此外，TCPO促进了Spiro-OMeTAD的掺杂过程，加速了空穴提取和转移。TCPO掺杂后，钙钛矿薄膜表面缺陷减少，陷阱辅助的非辐射复合降低。引入两个疏水三氯苯基增强了HTL的防潮性，并保护了底层钙钛矿薄膜免受环境空气中水分的侵袭。掺杂TCPO的正式器件实现了25.68%的冠军PCE（认证效率为25.59%）。未封装的TCPO掺杂器件在最大功率点（MPP）连续运行730小时后衰减仅9.98％，在30％相对湿度（RH）的环境空气中老化2800小时后仍能保持初始效率的94.1％，这是迄今为止正式PSC报道的最高稳定性之一。该研究显著提高了正式器件的稳定性，为后续相关研究和商业应用奠定了坚实的基础。该工作通过合理设计多功能Lewis碱配体分子，为通过主客体络合策略提高PSC的光伏性能和长期稳定性提供了有价值的参考和指导。
Figure 1. Theoretical insights into inhibition mechanisms of mobile Li+ ions.
Figure 2. Photovoltaic performance and long-term stability of devices without and with TCPO.
Qian Zhou#, Yingying Yang#, Dongmei He*, Ke Yang, Yue Yu, Xinxing Liu, Jiajia Zhang*, Xuxia Shai, Jinsong Wang, Jianhong Yi, Meicheng Li*, Jiangzhao Chen*. Simultaneous suppression of multilayer ion migration via molecular complexation strategy toward high-performance regular perovskite solar cells. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202416605.
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