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0 鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）憑借低成本、高效率等優勢，正在挑戰傳統硅基電池的主導地位。但要實現商業化，擴大電池面積的同時保持高效率和穩定性是個難題。清華大學團隊在《Advanced Materials》發表研究，引入有機小分子BNCl，成功制備出面積12平方厘米、效率22.81%的PSC模組，小面積單體效率達25.04%，穩定性也創歷史新高。
實驗室中，實現26%以上效率的鈣鈦礦電池并不難，但這些大多是小面積器件。一旦擴大面積，膜層均勻性、界面缺陷、電荷傳輸等問題就會成倍放大，導致效率和穩定性大幅下降。這就是大面積制備鈣鈦礦電池的難點所在。
清華大學團隊創新性地引入氯取代芳雜多環化合物BNCl，它具有三大核心功能。首先，BNCl可以調控結晶，提高膜層質量。它能與前驅體中的PbI?和DMSO發生強相互作用，調控鈣鈦礦晶體的生長路徑，促進晶體沿(111)晶面優先取向，提高結晶度和穩定性。
其次，BNCl可以在晶界和界面形成致密覆蓋層，有效鈍化Pb?深能級缺陷，抑制非輻射復合，減少離子遷移。這正是解決長期失效的關鍵，從而提升器件的穩定性。此外，BNCl還能促進電荷輸運，提高能量轉換效率。它在空穴傳輸層/鈣鈦礦界面改善能級匹配，提高空穴遷移率，使電流–電壓曲線無明顯遲滯，光電轉換效率穩定。
這項研究采用兩步旋涂法，先引入BNCl于PbI?前驅體，再加入氨鹽溶液實現鈣鈦礦轉化，最終構建FTO/SnO?/鈣鈦礦/Spiro-OmetaD/Au器件結構。通過調控前驅體膜層形貌和界面工程雙重手段，實現了從小面積到大面積的高一致性、高性能制備。
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