近日，开云体育碳中和新能源研究院严文生教授团队在钙钛矿太阳能电池领域取得了阶段性进展。相关研究成果以开云体育为第一单位，发表在能源类顶级期刊Journal of Power Sources(影响因子9.8)，题目为Buried solvent assisted perovskite crystallization for efficient and stable inverted solar cells。论文第一作者为严文生教授的师资博士后王宇博士。本项目得到了科技部重点研发计划(2022YFB4200904)等基金的大力支持。
立足于低碳引领的光伏技术，钙钛矿太阳能电池已成为新一代光伏电池的新星材料。目前，实现钙钛矿太阳能电池产业化的道路上仍面临诸多挑战，因此，如何克服这些挑战成为当下研究的重点。严文生教授团队基于具有低能耗制备工艺的PIN型钙钛矿电池，通过溶剂预埋策略，实现了进一步降低电池制备能耗的目的；同时，通过界面优化策略，实现了电池稳定性的显著提升。最终，通过溶剂预埋策略处理后电池的光电转化效率（PCE）提升至21.31%。
该团队以ITO/PTAA/Cs0.2FA0.8Pb(I0.95Br0.05)3/C60/BCP/Ag为基础，选择吡啶（Py）作为PTAA的溶剂，通过优化退火工艺，探索出低温（60℃）制备PTAA薄膜的工艺；同时，利用溶剂（Py）高沸点的特性，使得低温处理后的PTAA薄膜表面仍残留部分Py，鉴于Py的功能性作用（高亲水性及路易斯碱性），最终，成功制备得到溶剂预埋处理后的高性能钙钛矿太阳能电池（如图1所示）。
图1 溶剂预埋策略示意图
该团队发现，通过使用Py作为PTAA的溶剂，可以得到较传统溶剂更加均匀的PTAA薄膜；同时，由于Py较好的亲水特性，在低能耗制备工艺获得的前提下，良好的改善了PTAA薄膜表面的疏水性，有利于获得高质量的钙钛矿薄膜。此外，由于溶剂预埋的作用，使得生长在PTAA吡啶薄膜上的钙钛矿薄膜具有更低的应力，这有助于电池稳定性的提升（如图2）。最终，在以PEAI为界面修饰层后，将电池的PCE从20.53%提升至21.31%，溶剂预埋策略处理后的电池在氮气中老化2000小时后仍具有初始效率的93%，空气中老化约1000小时后仍具有初始效率的80%。
图2 (a) PEAI修饰后的电池效率统计图，不同溶剂处理PTAA薄膜后的PTAA/钙钛矿薄膜的GIXRD图，电池在氮气(d)及空气(e)条件下PCE的变化趋势图。
