主要内容
钙钛矿材料内部存在的高度无序状态，会引发严重的载流子非辐射复合现象。这种复合现象会直接导致光伏器件的能量出现损失。目前，学界对于钙钛矿太阳能电池中能量无序度的调控机制，以及能量无序度与开路电压损失（Voc, loss）之间的内在关联，认知尚不够全面和深入。
在此背景下，华侨大学吴季怀教授、北京大学朱瑞教授和西北工业大学涂用广教授带领各自团队开展联合研究。研究过程中，团队采用原位生成氨气（NH₃）的方法，成功对钙钛矿的结晶过程实现了精准调控，进而显著提升了钙钛矿材料的能量有序度。密度泛函理论计算结果表明，NH₃分子中N原子的孤对电子会与Pb²⁺发生配位作用。这一作用使得铅空位（VPb）、Pb占据I位（PbI）以及I占据Pb位（IPb）等缺陷的形成能分别大幅提升至5.61 eV、0.37 eV和4.09 eV。
最终，研究团队成功制备出能量高度有序的钙钛矿薄膜，其乌尔巴赫能量低至23.7 meV。基于该薄膜制备的优胜器件，开路电压损失降低了50 mV以上，实现了1.182 V的开路电压（Voc），光电转换效率（PCE）高达26.26%。在严格遵循国际光伏测试标准（ISOS - D）的条件下，该器件在氮气环境中储存1100小时后，仍能保持初始效率的95%以上；在65℃环境下储存700小时后，依旧能维持初始效率的90%以上。此外，面积为5×5 cm²的微型组件实现了21.31%的光电转换效率，这一成果代表了当前钙钛矿光伏领域的先进水平。
文献信息
Reducing Energetic Disorder for High-Efficiency Perovskite Solar Cells with Low Urbach Energy by in Situ NH3 Generation
Chuanzhen Shang, Duo Qu, Zheng Bao, Chenyun Wang, Qiangqiang Zhao, Chunsheng Li, Bin Zhou, Xuemeng Wang, Ruilin Han, Shasha Wang, Wenying Zhao, Prof. Kai Wang, Prof. Jiangang Liu, Dr. Xiaoyu Yang, Prof. Zhang Lan, Dr. Jiang Wu, Prof. Weidong Xu, Prof. Jihuai Wu, Prof. Rui Zhu, Prof. Yongguang Tu
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202516464
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