半导体太阳电池中的转换效率受到超快(亚皮秒时间尺度)载流子-载流子/声子散射引起的热载流子快速弛豫过程中的能量损失的限制。因此，在载流子冷却到晶格温度之前，减缓载流子的冷却速度和减少以热的形式的能量损失是至关重要的。
我院周忠敏团队与合作者报道了将草酸锡（SnC2O4）引入锡铅钙钛矿前驱体溶液中以调节热载流子冷却动力学。SnC2O4的添加增加了载流子扩散的长度，延长了载流子的寿命，同时减缓了载流子的冷却速度。此外，SnC2O4可以与不配位的Sn2+和Pb2+离子结合，调节钙钛矿的结晶并实现大晶粒。C2O42-的强还原性可以抑制Sn2+氧化成Sn4+，并最大限度地减少所得钙钛矿薄膜中Sn空位的形成。此外，作为氟化锡(II)的替代品，SnC2O4的引入避免了由于F-离子在界面聚集而引起的载流子传输问题。
结果表明，SnC2O4的引入显著降低了热载流子的冷却速率（797 fs vs.652 fs）。此外，还制备了基于SnC2O4的高质量钙钛矿薄膜，有效延长了电子扩散长度（约2.81μm）。最终获得PCE为23.36%的混合Sn-Pb单结太阳能电池和效率为27.56%的全钙钛矿两端串联电池。此外，单结SnC2O4处理的电池表现出优异的稳定性，在连续光照下的MPPT运行1000小时后仍保持85%的初始效率。这些结果有助于开发制造高效、稳定的全钙钛矿串联太阳能电池的新策略。
这一成果近期发表在《Advanced Materials》上，文章的第一作者是beat365官方网站2021级硕士研究生闫文健，本工作得到了泰山学者工程经费支持。
论文信息:
Hot-carrier cooling regulation for mixed Sn-Pb perovskite solar cells
Wenjian Yan, Chongwen Li, Cheng Peng, Shuchen Tan, Jiakang Zhang, Haokun Jiang, Feifei Xin, Fang Yue, and Zhongmin Zhou.