由于二甲基甲酰胺（DMF）作为溶剂在旋涂技术中具有较高沸点，导致其在旋涂过程中蒸发缓慢，限制了钙钛矿的过饱和度和成核速率。这进一步导致了钙钛矿薄膜的覆盖率不足和不均匀性，影响了薄膜的光吸收能力和载流子传输性能，最终影响PSCs的效率。为了解决这一问题，当前PSCs的制备工艺通常采用在旋涂湿膜表面添加抗溶剂的方法。常用的抗溶剂如乙醚和氯苯与DMF混溶但不溶解钙钛矿，通过抗溶剂的使用可以有效移除较不挥发的DMF溶剂，从而使钙钛矿迅速达到过饱和状态，促进快速成核。这种方法有助于形成完全覆盖和均匀的钙钛矿膜。然而，抗溶剂的使用也伴随着挥发性、毒性和成本方面的挑战，因此开发无需使用抗溶剂即可制备高效PSCs的技术变的必要。一些成功的方法包括使用添加剂调节钙钛矿的快速成核和结晶，以及用其他溶剂替代DMF。例如，N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）被用作加速钙钛矿成核的添加剂，它可以与铅碘化物（PbI2）形成稳定的加合物，从而无需任何抗溶剂即可有效控制快速成核过程。此外，还采用了其他替代溶剂和添加剂来优化化学环境，以实现更高效的PSCs制备。本研究强调了在不使用抗溶剂的情况下，通过创新的制备技术和材料选择来提高PSCs效率和质量的重要性。

使用了2-(萘-2-基)乙胺氢化物（NEAI）作为表面钝化剂进行钙钛矿薄膜的处理，无需使用任何抗溶剂，成功制备了一款高效率钙钛矿太阳能电池。这为未来工业应用中制造高效稳定的钙钛矿太阳能电池提供了一种新的方法。

（1）利用NEAI是抑制钙钛矿表面缺陷态并提高器件稳定性的有效方法。它对于构建理想的PSC界面至关重要，能够抑制界面非辐射载流子复合、改善空穴提取能力以及增强防水能力。

（2）优化后的PSC展现出1.16V的开路电压(VOC)、25.01 mA.cm−2的短路电流密度(JSC)和83.53%的填充因子(FF)，实现24.19%的光电转化效率(PCE)。

（3）器件在相对湿度为30%±5%的环境中暴露2000小时后，可以保持其初始PCE的约87%，认为使用NEAI作为表面钝化剂的钝化策略显著提高了PSC在湿度和加热条件下的稳定性。

文中采用了多种测试表征技术，包括使用X射线衍射图谱（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见光谱（UV-vis）、原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、稳态光致发光光谱（PL）、时间分辨光致发光光谱（TRPL）、瞬态表面光电压（Tr-SPV）测量、J–V曲线、转换效率（IPCE）、电化学阻抗谱（EIS）、电容-电压（CV）、瞬态光电流（TPC）、瞬态光电压（TPV）、接触角测量等。

其中，利用瞬态光电压（TPV）和瞬态光电流（TPC）测试揭示器件载流子相关特性。图4g中显示了瞬态光电压（TPV）和瞬态光电流（TPC）测量的结果。NEAI处理器件的TPV衰减时间（1.32微秒）比控制组（0.90微秒）和PEAI处理（1.18微秒）的器件要长。此外，控制组、PEAI处理和NEAI处理的钙钛矿太阳能电池的TPC衰减时间分别为1.33、1.14和0.94微秒（图4h）。

图4. a) UPS光谱，b)钙钛矿薄膜的能量水平，c) Tr-SPV曲线，d) Mott–Schottky图，e) Nyquist图，f) 暗态I-V曲线，g) TPV曲线， h) TPC曲线，i)暗态I-V曲线

瞬态光电流TPC/光电压TPV测量仪TranPVC 900：东谱科技早于2017年推出该设备TranPVC 100，TranPVC面市后，迅速得到客户的认可。目前在光伏、光催化、光探测等研究领域的关注度高，有很好的用户基础。TranPVC 发展至今，完成了全系列的产品升级—TranPVC 900。TranPVC 900集成了数种最前沿的瞬态测量模式，包括瞬态光电TPV、瞬态光电流TPC、瞬态光电荷TPQ、电荷抽取CE、开路电压上升与衰减Voc Riseand Decay、探测器响应时间TRTF、On-off TPV、On-off TPC等数种前沿的测量模式。为光电器件的机理研究提供了强有力的、便捷的测试工具。

▍引用文章

Anti-Solvent-Free Fabrication of Stable FA0.9Cs0.1PbI3 Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 24.0% through a Naphthalene-Based Passivator

https://doi.org/10.1002/smll.202401669

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