南昌大学陈义旺NE:26.91%!85°C MPPT运行1500 h保持95%!在α-FA-Cs钙钛矿太阳能电池中通过有机铯盐控制Cs的掺入!

2026-03-30 09:09:26

文章介绍

甲脒铯金属卤化物钙钛矿（FA1-xCsxPbI3）的两步制造方法提供了对结晶调节的卓越控制，因此更适合太阳能电池制造。然而，由于Cs+掺入有限和相变机制不清楚，形成稳定器件所需的理想α相仍然具有挑战性。

基于此，南昌大学陈义旺等人设计了4-（二苯基膦基）苯甲酸铯，以实现有效的Cs+掺杂并使阳离子分布均匀化，从而获得具有改进相稳定性的高质量钙钛矿薄膜。因此，通过两步法制造的太阳能电池实现了26.91%的效率（认证为26.61%）。包含热稳定电荷传输层的器件在最大功率点跟踪和85°C下在1个太阳光照下连续运行1500小时后，保持了95%的初始效率（23.76%）（ISOS-L-2协议）。本研究深入探讨了FA0.9Cs0.1PbI3的相变途径和相应的过渡态结构，以及Cs+驱动钙钛矿晶格稳定的机制。该论文近期以“Controlled Cs⁺ incorporation through organocaesium salts in α-FA–Cs perovskite solar cells with a certified efficiency of 26.61%”为题发表在顶级期刊Nature Energy上。

图文信息

图1 | 相变的动力学和热力学分析。

图2 | 两步法DPPBCs有效掺杂Cs+的机理。

图3 | 光浸泡条件下钙钛矿薄膜的稳定性。

图4 | 器件性能和稳定性。

总之，作者阐明了FA0.9Cs0.1PbI3钙钛矿的相变途径和相应的结构变化。我们得出结论，Cs+通过锁定[PbI6]4−八面体和抑制FA+旋转来增强晶格稳定性和相变势垒。同时，通过在FA0.9Cs0.1PbI3的两步制备过程中引入DPPBC，成功抑制了δ-CsPbI3的产生，并有效地掺杂了Cs+。DPPBCs的引入降低了钙钛矿形成的反应焓，并促进了Cs+和FA+在钙钛矿薄膜中的均匀分布，从而提高了相稳定性。因此，经DPPBCs处理的太阳能电池实现了26.91%的PCE冠军，VOC为1.18 V和FF为86.11%。此外，在1倍太阳辐照、最大功率点跟踪和85°C（ISOS-L-2协议）的条件下连续运行1500小时后，带有热稳定电荷传输层的封装器件仍能保持其初始效率（23.76%）的95%。这些发现为FA–Cs钙钛矿的相分离/相变提供了见解，并为优化长期稳定的FA–Cs PVSC提供了科学指导。

器件制备

器件结构：

ITO/SnO2/perovskite/Spiro-OMeTAD/Ag

1. SnO2纳米颗粒前驱体（SnO2胶体溶液/H2O2/去离子水，比例为1:1:2）通过4,000 rpm 30秒旋涂，150°C退火30分钟。

2. 以1,500 rpm的速度将PbI2、PbI2–CsI和PbI2-DPPBCs前驱体溶液旋涂到SnO2上35秒，然后在70°C下退火1分钟。随后，以2,000 rpm的速度将有机胺盐溶液旋涂到PbI2层的顶部30秒（手套箱的温度约为20–21°C）。空气环境中（相对湿度为30–40%，温度为20–21°C），并在160°C下退火20分钟。

3. 将MeO-PEAI（4 mg ml−1），以5,000 rpm 30秒旋涂。

4. Spiro-OMeTAD溶液以4,000 rpm 30秒旋涂。

5. 热蒸发100 nm的银。

文章信息

He, J., Guo, Z., Liu, K. et al. Controlled Cs⁺ incorporation through organocaesium salts in α-FA–Cs perovskite solar cells with a certified efficiency of 26.61%. Nat Energy (2026). https://doi.org/10.1038/s41560-026-02016-7

DOI:10.1038/s41560-026-02016-7

想了解更多关于钙钛矿太阳能电池的最新研究和应用？关注我们，获取行业动态，共同见证和推动钙钛矿技术的发展！为方便大家进行钙钛矿产学研交流，我们新建了微信探讨群，欢迎大家加入！（+V : PVSK666，麻烦备注来意）