四川大学EES：26.01%！无MA和Br的CsFA基钙钛矿的晶相和带边调制

摘要：四川大学吴义辉&彭强团队在Energy & Environmental Science期刊发表题为“Crystal phase and band edge modulation of MA- and Br-free CsFAbased perovskite f

四川大学吴义辉&彭强团队在Energy & Environmental Science期刊发表题为“Crystal phase and band edge modulation of MA- and Br-free CsFAbased perovskite for efficient inverted solar cells and minimodules”的研究论文，杨杰伟为第一作者，吴义辉&彭强为共同通讯作者。

核心亮点：本文提出了一种无MA和Br的CsFA基钙钛矿（Cs0.05FA0.95PbI3）的晶体生长和带边调制策略，合理选择甲基（甲基亚磺酰基）甲基硫醚（MMS）的路易斯碱作为晶体生长介质，以最大限度地降低非辐射电压损失。实现了0.09 cm2反式钙钛矿太阳能电池26.01%的反向扫描效率，达到25.30%准稳态输出效率。冠军器件的最小非辐射电压损失为 67 mV。还扩展到有效面积为12.96 cm2的微型模组，反向扫描效率达到 22.67%。

与含MA和Br的钙钛矿材料相比，无甲基铵（MA）和Br的CsFA基钙钛矿因其增强的热稳定性和更宽的光谱响应而引起了越来越多的关注。然而，由于Cs和FA阳离子的不均匀分布，调节与陷阱相关的非辐射电压损失。然而，与陷阱相关的非辐射电压损失（V_loss^(non-rad)）是限制反式钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能的关键因素。在不改变钙钛矿成分的情况下，迄今为止还没有成功尝试制造具有扩展带边的高质量、无相纯MA-和Br的CsFA基钙钛矿薄膜。

鉴于此，四川大学吴义辉&彭强团队通过合理地将甲基（甲基亚磺酰基）甲基硫醚（MMS）引入前驱体，控制无MA/Br的CsFA基钙钛矿的晶体生长和光谱响应，以最大限度地降低非辐射电压损失。MMS有效抑制卤化物的氧化，减少相变过程中δ相钙钛矿的形成，从而形成缺陷更少、非辐射复合更少的高质量钙钛矿薄膜。值得注意的是，钙钛矿的带边实现了5nm的红移，提供了0.24 mA/cm2的额外积分电流密度。因此，0.09 cm2反式钙钛矿太阳能电池的反向扫描效率达到26.01%，准稳态输出效率达到25.30%，这是迄今为止基于无MA/Br的CsFA双阳离子钙钛矿的反式钙钛矿太阳能电池的最高值。冠军器件的最小非辐射电压损失为 67 mV。本策略还扩展到有效面积为12.96 cm2的微型模组，反向扫描效率达到 22.67%。此外，未封装的目标器件也表现出良好的长期热老化和操作稳定性：在85°C的热板下连续热老化1000小时和在30±5°C的1个太阳（白光LED阵列）照射下最大输出功率点跟踪（MPPT）1650小时后，其原始效率分别保持了75%和82%以上，优于控制器件。

本研究为生产具有高质量和扩展光谱响应的高效光吸收体提供了一种简单而有效的路易斯基。通过优化界面接触、薄膜质量和子电池的连接，有望进一步提高小尺寸PSC和钙钛矿太阳能模块的性能。并强调了最小化非辐射电压损失对高性能反式钙钛矿太阳能电池的重要性。