无掺杂HTL使2D/3D钙钛矿太阳能电池效率达到25.9%

由麻省理工学院 (MIT) 领导的国际团队在二维/三维钙钛矿太阳能电池研发方面取得了里程碑式的突破，实现了创纪录的效率和长期稳定性。发表于科学，这项研究的标题是“稳健二维钙钛矿相的自发形成” 引入新的无掺杂空穴传输层 (HTL)，增强了 n-i-p 器件结构的可靠性。

耐用的二维中间层，确保钙钛矿稳定性

传统上，二维钙钛矿用作阻挡层来保护三维钙钛矿，但其易碎性往往会损害电池的整体耐久性。主要作者 Shaun Tan 解释说，该团队使用混合溶剂法开发了一种结构坚固的二维中间层。这种溶液处理技术能够形成高度结晶且纯净的二维钙钛矿，这对于混合钙钛矿结构的长期性能至关重要。

消除退化触发因素

研究人员通过避免HTL中使用不稳定的掺杂剂，解决了常见的性能下降问题。他们没有使用tBP和LiTFSI等传统添加剂，而是使用了未掺杂的spiro-OMeTAD。这种无掺杂HTL在保持器件效率的同时，增强了热稳定性。器件堆栈包括：

• 氟掺杂氧化锡（FTO）

• 化学浴沉积 SnO₂ (CBD-SnO₂)

• 利用 MACl、MAPbBr₃ 和过量 PbI₂ 增强的 3D FAPbI₃ 钙钛矿

• 纯二维钙钛矿夹层

• Spiro-MeOTAD

• 金（Au）顶部电极

这种新一代太阳能电池的功率转换效率 (PCE) 高达 25.9%，可与性能最佳的倒置 p-i-n 设计相媲美。

长期测试验证稳定性

除了原始性能之外，这些器件在氮气环境中，在1倍太阳辐射（AM 1.5G）条件下经受了1074小时的连续光照，并进行了紫外线照射，保持了91%的初始效率。这对于稳定的钙钛矿光伏器件而言是一个关键的里程碑，尤其对于需要长寿命的商业应用而言。

即将出现的实际应用

Tan 强调了这项研究的广泛意义：“二维材料和溶剂混合物的组合可能性几乎是无限的。这种方法有望开启钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的新领域。”

全球合作努力

这项研究体现了麻省理工学院、成均馆大学（韩国）、马尔马拉大学（土耳其）、劳伦斯伯克利国家实验室以及美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）之间的全球合作。