铅安全钙钛矿太阳电池的研究进展

在过去的十年中，钙钛矿太阳能电池在提高光电转换效率方面取得了前所未有的进展，与传统太阳能电池相比也有着与之相当的稳定性，因而被认为是最有前途的光伏技术之一。然而，钙钛矿中的水溶性铅具有高毒性，潜在的铅泄漏仍然是该技术商业应用的最大障碍。为此，鲁东大学张树芳教授和南通大学胡延强博士团队在钙钛矿太阳能电池铅防护方面取得了一系列重要研究进展。在能源与材料领域国际著名期刊Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、Small Methods、Solar RRL发表系列论文四篇。

1.Small Methods：苯基苯并咪唑磺酸对钙钛矿太阳能电池性能改善和铅泄漏抑制具有双重作用

该文章通过在钙钛矿前驱体溶液中添加一种几乎不溶于水的两性苯基苯并咪唑磺酸(PBSA)，同时实现了结晶生长的调节和缺陷钝化，并减少了高性能器件的铅泄漏。此外，在 0.09 cm2 的器件中实现了 23.27% 的光电转换效率，对于孔径面积为 19.32 cm2 的大面积模块也获得了 15.31% 的光电转换效率，并且器件具有优良的稳定性。

Hu Y, He Z, Jia X, Zhang S, Tang Y, Wang J, Wang M, Sun G, Yuan G, Han L. Dual functions of performance improvement and lead leakage mitigation of perovskite solar cells enabled by phenylbenzimidazole sulfonic acid[J]. Small Methods, 2022, 6(2): 2101257.

2. RRL：D-青霉胺引入SnO2层制备环境友好型高性能钙钛矿太阳能电池

该文通过在 SnO2电子传输层中引入多功能界面交联剂D-青霉胺 (DPM) 改善了 SnO2 与上部钙钛矿之间的界面接触。DPM可以通过酯化反应钝化 SnO2表面的缺陷，通过调节界面能级排列促进钙钛矿电荷的提取，通过与铅离子形成配位键改善钙钛矿薄膜的质量。使得光电转换效率由22.44%提升至24.09%。 此外，未封装的 DPM 改性器件表现出比原始器件更好的储存稳定性、热稳定性、光稳定性以及泄漏的铅离子的原位吸收能力。

He Z, Hu Y, Sun G, Song W, Wang X, Zhang S, Wang J, Wang M, Sun T, Tang Y. Simultaneous Chemical Crosslinking of SnO2 and Perovskite for High‐Performance Planar Perovskite Solar Cells with Minimized Lead Leakage[J]. Solar RRL, 2022: 2200567.

3.CEJ：整体界面修饰策略用于提高钙钛矿太阳能电池性能并减少铅泄露

该文证明整体界面修饰策略可通过修改钙钛矿层和电荷传输层等功能层之间的相关界面来有效提高电池的性能和稳定性并防止铅泄漏。同分异构体BZP分子可以减缓紫外光对过氧化物的降解，调整界面之间的能级排列，而不溶于水的PBSA和Pb2+之间的强配位有助于钝化过氧化物的表面缺陷，防止Pb2+渗漏到环境中。PBSA对泄漏的 Pb2+ 具有出色的吸收能力，优化后的电池组件的铅泄漏也得到了有效抑制，获得了24.14% (0.09 cm2 ) 的效率和 17.36% (19.32 cm2 ) 的模块效率，同时T90 和 T80 寿命在持续光照下也分别超过了 1130 小时和 2000 小时。

4.AFM：铅安全钙钛矿太阳电池的研究进展

 

本文综述了铅的毒性、钙钛矿中铅泄漏对环境的影响以及开发无铅钙钛矿所做出的努力，介绍了近年来在减少铅泄漏方面取得的进展，重点介绍了钙钛矿太阳能电池封装层和功能层中应用的铅螯合材料，并简要总结了从损坏或退役的器件中回收铅的方法。这篇综述可以作为有兴趣促进钙钛矿太阳能电池从开发到应用的研究人员的指南。　　

      审核编辑：彭静