Nature Commu: 21.52%，平面型钙钛矿太阳能电池新记录！

第一作者：Dong Yang

通讯作者：刘生忠、Shashank Priya、Dong Yang

通讯单位：陕西师范大学、弗吉尼亚理工大学、大连化学物理研究所

研究亮点：

1. EDTA-SnO₂的电子迁移率高、其费米能级与钙钛矿的导带匹配，V_oc高。

2. 21.52%效率为平面型钙钛矿太阳能电池最新记录。

尽管介孔型钙钛矿太阳能电池展现出高效率，但平面型电池表现较小的回滞现象。值得一提的是，介孔型电池的电子传输层均需要高温退火得到，而平板型在较低温度就能完成整个电池的组装。

有鉴于此，刘生忠课题组与弗吉尼亚理工大学Shashank Priya团队、大连化物所Dong Yang团队等人合作，开发出一种EDTA络合氧化锡的新型电子传输层（即EDTA-SnO₂）。

图1 电子传输层的表征

所开发的EDTA-SnO₂的平面型钙钛矿太阳能电池的效率高达21.60％（认证效率21.52％），并有效地抑制回滞现象和提升电池稳定性。

研究人员首先合成和表征EDTA络合氧化锡电子传输层。结果发现EDTA-SnO₂具有电子迁移率高、透光性好和能级匹配等优势，这些均有利于高效电池的组装。

将EDTA、SnO₂和EDTA-SnO₂进行光电性能的测试，可以从I-V曲线谱看出EDTA-SnO₂效率提升明显，稳定输出效率也保持在21.67%。电池的重复性高。

图2 电池性能和效率分布图

研究人员通过研究平板型钙钛矿太阳能电池的电荷传输情况，直观地的看出EDTA-SnO₂表现出电荷复合速率低、载流子寿命长和陷阱复合小。

图3 平板型钙钛矿太阳能电池的电荷传输情况

同时，研究人员也调查电池的稳定性。采用未封装的SnO₂和EDTA-SnO₂的电池进行曝光测试。在120 h后，SnO₂电池效率的只剩下初始值的38％，而EDTA-SnO₂电池仍保持初始PCE的86％，表明EDTA-SnO₂明显增强电池的稳定性。

图4 电池的稳定性和回滞问题

鉴于低温制备的优势，研究人员将E-SnO₂ 应用于柔性钙钛矿太阳能电池。柔性电池的效率高达18.28％。

图5柔性太阳能电池的性能

总之，该研究低温制备的EDTA-SnO₂ 可以提高电池效率，稳定性得到大幅度增强，并且在柔性器件方面表现出优异的性能。

参考文献：

Yang D, Yang R, et al. High efficiency planar-type perovskite solar cells with negligible hysteresis using EDTA-complexed SnO₂[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-05760-x

https://doi.org/10.1038/s41467-018-05760-x

论文同款仪器：

There was no preconditioning before the test. The IPCE was implemented on the QTest Station 2000ADI system (Crowntech. Inc., USA).

QTest Station 2000ADI system

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