一种辅助高效稳定钙钛矿太阳能电池结晶的策略

最近的发展使钙钛矿太阳能电池(PSC)能够实现超过25.7%的功率转换效率;因此，这些设备被认为是光伏领域的后起之秀。然而，钙钛矿的均匀结晶可能导致无序的晶体取向以及体相和晶界中的缺陷，从而限制了PSC的性能和稳定性。缺陷钝化和结晶调节被认为是提高这些器件性能的有效策略。

金属有机骨架(MOF)材料由于其高度多孔的结构、强大的功能结构设计等优势，在调节钙钛矿结晶和钝化缺陷以及提高载流子迁移率方面发挥着重要作用。然而，目前的研究表明，大多数应用于PSC的MOFs缺乏结构的功能设计。在这种情况下，混合配体策略不仅可以设计具有新颖结构的功能性MOF，还可以钝化缺陷并通过所选配体的协同作用调节钙钛矿结晶。

哈尔滨工业大学助理研究员董亚宇、杨玉林教授、范瑞清教授、张健副教授等近日发表论文，题为“Metal-OrganicFrameworkswithMixed-LigandsStrategyasHeterogeneousNucleationCentertoAssistCrystallizationforEfficientand稳定的钙钛矿太阳能电池”，能源化学杂志。

选择柔性有机配体5-(4-(1H-1,2,4-三唑-1-基)苄基)-1H-四唑(Httb)构建新型3DMOF(Cd-Httb)。然后将第二个配体1,4-二羧基苯(H2BDC)引入该MOF以成功构建另一种新型3DMOF(Cd-Httb-BDC)。

与对照和Cd-Httb相比，采用混合配体设计的Cd-Httb-BDC作为纳米结构异质成核种子，有效地辅助了高质量大晶粒钙钛矿薄膜的结晶。它还降低了缺陷态的密度，从而提高了PSC的效率和稳定性。

该工作为合成新型功能化MOFs制备PSCs提供了理论基础，对钙钛矿基光伏器件的商业化具有重要意义。