来自日本上智大学(Sophia University)与国立材料科学研究所(National Institute for Materials Science, NIMS)的研究人员,将2-氨基苯并噻唑(2-ABZ)引入准二维(q-2D)Ruddlesden-Popper锡钙钛矿太阳能电池(SnPSCs),以抑制长期影响该类器件效率和寿命的锡氧化问题。研究团队表示,这种添加剂策略能同时提升电池的光伏性能并延长器件寿命,有望推动无铅钙钛矿太阳能电池走向商业化。
2-ABZ是一种含有氮、碳、硫和氢的杂原子分子。研究团队解释,许多钝化添加剂只针对单一降解机制,而2-ABZ在钙钛矿薄膜形成和器件运行过程中同时发挥多种互补功能:调节晶体生长、减少陷阱态形成、防止离子迁移、抑制锡氧化并改善界面能级排列,从而覆盖了长期限制SnPSCs效率提升的多个内在薄弱环节。
上智大学科学与技术学院材料与生命科学系项目负责人Yuko Takeoka教授表示,2-ABZ在界面的积聚对减少钙钛矿层中的埋藏缺陷至关重要。该物质能在薄膜底部形成致密的成核位点,进而生成高质量且稳定的钙钛矿薄膜。
这些作用最终体现在长期性能测试中。含2-ABZ的未封装太阳能电池在储存100天后仍保持初始效率的84.94%,未经过处理的器件保留率仅为48.95%。在模拟阳光下连续运行时,处理后的器件经过10小时仍保有近89%的原始性能,对照器件则在一个小时内迅速衰减。表面分析显示,2-ABZ抑制了Sn²⁺向Sn⁴⁺的氧化,而这是锡钙钛矿的主要降解途径。X射线光电子能谱还显示氧化碘物种明显减少,飞行时间二次离子质谱法证实碘化物的迁移受到大幅抑制。
在应用层面,安装硅基太阳能电池需要宽阔平坦的土地,而钙钛矿太阳能电池(PSCs)轻便、灵活且形状可控,被视为有前景的下一代光伏技术。效率和寿命的提升,对这类电池实现商业可行性十分重要。Takeoka表示,相关结果为开发更安全的无铅太阳能电池提供了可行路径,也有望扩大光伏电池的应用范围。
该研究成果于2026年6月15日发表在期刊《Solar RRL》第10卷第11期上。
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