武汉理工Nature Energy:给钙钛矿太阳能电池“蒸桑拿”,液态退火扭转应力,26.79%效率稳定运行1500小时

📧 通讯作者: Qi Li（武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室）；Tongle Bu（武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室）；Fuzhi Huang（武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室）

相关研究成果以"Additive-assisted liquid medium annealing relieving strains in perovskite solar cells for improved stability"为题发表在Nature Energy上。

[1] 图1 | 通过液态介质实现微应变调控。a，传统退火与液态介质辅助退火过程中的微应变演变。b，对照样品与目标样品薄膜在退火前后的截面扫描电子显微镜（SEM）图像。比例尺，500 nm。c，对照样品与目标样品薄膜在退火四个时间点的微应变演变图。插图：经退火的对照样品与目标样品的掠入射广角X射线散射（GIWAXS）图谱，入射角范围从0.4°到1.2°。ε 表示微应变。d，对照样品与目标样品钙钛矿薄膜的定量纳米力学原子力显微镜（QNM-AFM）图谱，采用DMT模型（白色虚线为轮廓线；比例尺，2 μm）。[2] 图2 | 薄膜质量与异质结界面。a，埋底界面钙钛矿层的飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）表征。BSA为一种路易斯碱添加剂。b，原始状态（对照组）与引入牛血清白蛋白（BSA）后（目标组）钙钛矿层的81.3 MHz石英晶体微天平（QCM）信号。c，对照样品与目标样品85 ℃原位加热下的（001）半高峰宽（FWHM）演变（箭头指示演变趋势）。d，对照样品与目标样品85 ℃原位加热下的（001）d值演变（箭头指示演变趋势）。e，无（对照）或有（目标）BSA以及进一步添加Me-4PACz的钙钛矿底面时间分辨光致发光（TRPL）衰减曲线。f，由紫外光电子能谱（UPS）结果提取的能级图。WF为功函数；EF为费米能级；VB为价带；HTL为空穴传输层。[3] 图3 | 器件表征与大面积薄膜沉积。a，无和有BSA的最佳钙钛矿太阳能电池（PSC）的J-V曲线。RS为反向扫描；FS为正向扫描。b，最佳PSC在300秒最大功率点跟踪（MPPT）测试中的稳定功率转换效率（PCE）。c，对照与目标PSC的外量子效率（EQE）及其积分电流。d，对照与目标PSC的 Voc 随光强对数的变化关系及线性拟合。∇·kB为玻尔兹曼常数；T为温度；q为基本电荷。e，对照与目标PSC的莫特-肖特基（Mott-Schottky）图。f，5×5 cm² 组件的J-V曲线。插图：相应组件的照片。[4] 图4 | 复杂应力下的稳定性研究。a，无或有BSA的PSC的J-V曲线（从3.0 V至-10.0 V）。（每组测试5个PSC。击穿电压以灰色虚线圆圈标出。）b,c，对照（b）和目标（c）PSC在施加反向偏压（-3 V）时间增加过程中的效率统计分布。箱体包含数据集的25%-75%范围，触须线为1.5倍四分位距。每种条件下针对4个器件计算中位线和均值点。d，对照与目标PSC在-Voc、85 ℃ 及暗态条件下（封装，相对湿度40±5%）的效率演变。数据以均值±标准差表示。误差条根据4个器件的平均数据给出的标准差。插图：PSC在-Voc 反向偏压、85 ℃ 下的老化过程。e，1个对照器件和1个目标器件在模拟24小时昼夜循环跟踪下的效率演变（12小时85 ℃下MPPT，12小时暗态、20±5 ℃）。统计数据以均值±标准差表示。误差条基于一个相应循环中721个效率值的平均数据给出的标准差。插图描绘了PSC在交替循环中的老化过程：12小时85 ℃ MPPT与12小时20±5 ℃暗态。

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