基於碘甲醯胺（FAI）的鈣鈦礦吸收體已被證明是高效和操作穩定的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的理想候選材料。碘甲醯胺鉛（FAPbI3）的一個主要挑戰是抑制從光活性黑色相到黃色非鈣鈦礦δ-相的相變。對於溶液型鈣鈦礦，人們已經提出了幾種穩定黑色相的方法，但到目前為止，真空沉積的FAPbI3還很少有報道。

來自洪堡-柏林大學的學者採用共蒸發法制備了FAPbI3，並討論了下空穴傳輸層（HTL）對其相穩定性的影響。透過利用蒸發過程中過量的FAI結合HTL中的膦酸基團，黑色鈣鈦礦相在室溫下得到穩定。在共蒸發過程中進一步加入32-59%的甲基碘化銨（MAI），可獲得良好的吸收效能和20。4%的PSC效率。此外，最佳化的MAI/FAI比具有良好的穩定性，在恆定執行1000h後仍能保持初始PSC效能的100%。

這種高度穩定的鈣鈦礦組合物使得整體的、完全織構的鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池具有共蒸發的鈣鈦礦吸收體。由於共形覆蓋的金字塔結構，這些串聯電池表現出最小的反射損失，效率達到24.6%。

相關論文以標題“Co-Evaporated Formamidinium LeadIodide Based Perovskites with 1000 h Constant Stability for Fully Textured Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells”發表在Advanced Energy Materials中。

論文連結：

https：//doi。org/10。1002/aenm。202101460

圖1|A）未經任何清洗處理而沉積的本文使用的孔選擇層MeO-2PACz的示意圖。B）乙醇洗滌後的MeO-2PACz層形成自組裝單分子膜。C）未清洗的MeO-2PACz和D）清洗的MeO-2PACz上用三種不同的摩爾比（根據沉積速率確定）製備的退火前後的FAPbI3薄膜的X射線衍射圖譜。

圖2| A）p-i-n單結太陽能電池佈局示意圖。B）從J-V掃描（反向和正向）中提取的太陽能電池PCE在模擬AM1。5G照明下對3個不同的FAI/PbI2比值進行了統計比較。

圖3。MAFAPbI3共蒸發薄膜中有機陽離子的MAI摩爾分數與溶解鈣鈦礦薄膜後透過1H-NMR光譜測定的MAI摩爾分數的比較，從使用的MAI到FAI的蒸發速率預期的MAI摩爾分數與從FNAL共蒸發鈣鈦礦層測定的MAI摩爾分數的比較。

圖4。A）在玻璃/ITO/MeO-2PACz襯底上製備的MAFAPbI3薄膜的透射光譜，其不同的MAI/FAI比在左列從0%到59%，在右列從59%到100%。B）薄膜在145°C退火10分鐘後的透射譜。測量是在沒有封裝的空氣中進行的。

圖5。A）從J-V掃描（反向和正向掃描）中提取的器件效能在模擬AM1。5G照射下的統計資料，所製備的最小12個太陽能電池採用不同的MAI和FAI摩爾比，且有機前體過量為15%。所有的鈣鈦礦薄膜都沉積在未經洗滌的MeO-2PACz上，然後退火。B）比較在化學計量條件下製備的太陽能電池的PCE值（藍色）和在MAI過量條件下製備的太陽能電池的PCE值（紅色）。C）插入最大功率點跟蹤的最佳MA0。47FA0。53PbI3器件的J-V曲線。D）具有突出拐點的EQE頻譜以及產品與AM1。5G頻譜的相應整合。

圖6。在氮氣氣氛中，在1個太陽照度下，對最少6個太陽能電池進行1000小時的平均MPP跟蹤。在每條曲線旁邊顯示了1000小時後初始PCE的剩餘百分比。

圖7|橫截面掃描電鏡影象的紋理矽底電池與蒸發的MAPbI3鈣鈦礦與18奈米C60覆蓋。A）在SnO2沉積之前，B）透過ALD沉積SnO2之後。共蒸發的C）MAPbI3和D）MA0。5FA0。63PbI3。13鈣鈦礦薄膜在織構玻璃上的透射譜均由18 nm的C60覆蓋，透過ALD沉積20 nm SnO2前後的透射譜。

圖8|A）全織構單塊鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池示意圖B）傾斜俯檢視和C）橫截面掃描電鏡影象，紋理矽底單元覆蓋有MA0。5FA0。63PbI3。13，覆蓋有18 nm的C60，並在20 nm SnO2ALD沉積之後D）EQE和反射光譜（表示為1 R）。 E）具有最大功率點跟蹤的全織構單片鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池的J-V特性。

本文研究了用共蒸發法制備甲醯胺碘化鉛（FAPbI3）基鈣鈦礦，並對其薄膜特性和太陽電池穩定性進行了分析。從純FAPbI3出發，發現過量的碘甲醯胺（FAI）與未洗滌的MeO-2PACz空穴選擇層中的遊離膦酸基團相結合，指向共蒸發鈣鈦礦表面，可以在室溫下穩定黑色鈣鈦礦相。然而，對於純FAPbI3，當PbI2過剩時，其相穩定性較差，電池效率最高可達16%以上。

在此鈣鈦礦組合物的基礎上，本文首次實現了採用共蒸發鈣鈦礦吸收體的單片式全織構鈣鈦礦/矽串聯太陽電池。這些串聯電池的效率達到24.6%，

由於共形覆蓋的金字塔結構，反射損失最小。（文：SSC）

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