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用于高效稳定钙钛矿太阳能电池的碱土金属双(三氟甲磺酰)亚胺添加剂

DOI：10.1016/j.nanoen.2019.104412 期刊：Nano Energy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 基于Spiro-OMeTAD的空穴传输层(HTL)因添加剂双(三氟甲磺酰)亚胺锂(Li-TFSI)快速聚集和水合导致的环境不稳定性，会加速钙钛矿太阳能电池(PSCs)的性能衰减。本研究证明，采用疏水性更强的碱土金属双(三氟甲磺酰)亚胺添加剂（Mg-TFSI2和Ca-TFSI2）替代Li-TFSI，可有效稳定TFSI盐与4-叔丁基吡啶的配位复合物，从而延缓添加剂聚集和水合过程，显著提升HTL的耐湿性。通过这种替代策略，我们制备出具有更高空穴迁移率、与相邻钙钛矿形成更优界面的高质量HTL，从而改善了空穴提取过程。将这些HTL应用于光伏器件后，器件性能获得显著提升，最佳PSC器件功率转换效率超过20%。此外，在环境空气(RH%=55-70%)中老化193天后，采用碱土金属双(三氟甲磺酰)亚胺添加剂稳定的未封装器件仍保持初始效率的83%。
作者： Ngoc Duy Pham，Jing Shang，Yang Yang，Minh Tam Hoang，Vincent Tiing Tiong，Xiaoxiang Wang，Lijuan Fan，Peng Chen，Liangzhi Kou，Lianzhou Wang，Hongxia Wang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过用更具疏水性的碱土金属双(三氟甲磺酰)亚胺添加剂Mg-TFSI2和Ca-TFSI2替代传统基于Spiro-OMeTAD的空穴传输层添加剂Li-TFSI，以提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。

研究成果

在基于Spiro-OMeTAD的空穴传输层中用Mg-TFSI2和Ca-TFSI2替代Li-TFSI，可显著提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能和环境稳定性。最佳器件实现了超过20%的功率转换效率，未封装器件在潮湿环境中存放193天后仍保持初始效率的83%。

研究不足

该研究聚焦于在空穴传输层中用Mg-TFSI2和Ca-TFSI2替代Li-TFSI，但未深入探究实际工况下的长期运行稳定性及制备工艺的可扩展性。

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