太阳能是人类应对当前能源危机和气候变化的最佳选择之一。随着太阳能电池板成为一种有吸引力的能源解决方案，无论是在露天田野还是在城市地区的屋顶，科学家们正在努力推进现有的光伏技术，并在可持续发展方面达到新的高度。虽然人们正在研究许多类型的光伏材料，但钙钛矿由于其低成本生产和更高效率的潜力，无疑是最有前途的材料之一。

特别是，卤化锡钙钛矿（Sn-HP）可以作为高性能铅（Pb）基钙钛矿的强大替代品。鉴于锡对环境的毒性明显低于铅，因此对 Sn-HP 的研究是值得努力的。很遗憾，钙钛矿太阳能电池由 Sn-HP 制成的（PSC）仍然面临着一些需要解决的挑战。

具体来说，生产过程中快速且无序的结晶会导致钙钛矿层晶体结构中形成缺陷，从而阻碍转换效率。此外，Sn-HP 稳定性低，对湿度和环境条件高度敏感，限制了由其制成的 PSC 的整体寿命。

然而现在，来自韩国的一个研究小组可能已经找到了解决这些问题的优雅而有效的解决方案。他们的研究最近发表在先进能源材料由中央大学的 Dong-Won Kang 副教授领导。在这项研究中，研究小组发现，在Sn-HP的生产过程中引入4-苯基氨基硫脲（4PTSC）作为添加剂可以提高PSC的性能。

通过对常规 Sn-HP PSC 和含有拟议添加剂的 PSC 进行广泛分析和实验比较，研究人员展示了 4PTSC 作为添加剂的多种功能。

“我们特意选择了一种多功能分子，它充当配位络合物和还原剂，钝化缺陷形成并提高稳定性，”康解释道。但这意味着什么？

由于4PTSC作为配位配体，可以有效调控晶体生长过程。一方面，4PTSC分子中的α-共轭苯环促进了晶体生长的择优取向，从而最大限度地减少了缺陷的形成。有趣的是，4PTSC 还可以钝化通过 4PTSC 和 SnI 的化学配位形成的任何缺陷₂。

反过来，这又保护了钙钛矿表面并防止锡不配位²⁺和卤离子参与不需要的反应。更重要的是，-NH₂4PTSC 中的亲核位点进一步阻碍 SnI₂氧化和离子迁移，提高PSC的稳定性。

得益于这种强大的添加剂，研究人员能够生产出具有前所未有性能的 PSC。“经过 4PTSC 改进的器件实现了 12.22% 的峰值效率，开路电压提高到 0.94 V，并表现出卓越的长期稳定性，即使在 500 小时后仍保持约 80% 的初始功率转换效率，几乎保持 100%。1200小时后环境条件没有任何封装。这与控制设备在前 300 小时内观察到的明显退化不同，”Kang 强调说。

鉴于 Sn-HP 的制造成本相对较低，并且表现出良好的性能和出色的耐用性，这项研究的结果可能为更容易获得和持久的材料铺平道路。太阳能电池板。反过来，这可以帮助普通民众降低能源成本，同时保持当前的可持续发展目标。

Kang 总结道：“解决 Sn-HP 的关键挑战并显着提高其性能符合我们致力于开发高效、可持续的可再生能源解决方案的目标，从而推进绿色技术并促进可持续的未来。”

提供者：中央大学