钙钛矿作为新兴的光电材料，因其高吸光系数、可调节的带隙、优异的载流子迁移率以及激子结合能吸引了广大研究者的关注。但是目前钙钛矿太阳能电池存在效率低、不稳定等问题，解决这些问题常用的方法为添加剂工程、溶剂工程以及界面工程。近日，我组刘生忠研究员、王开博士等人团队和长春工业大学王世伟教授合作，利用富马酸作为添加剂，制备出高效率高稳定性的钙钛矿太阳能电池。
富马酸是人体三羧酸循环的中间产物之一，为食品级添加剂。富马酸是具有刚性π电子离域的反式丁二酸，其被加入钙钛矿前驱体溶液中制备钙钛矿薄膜后均匀的分布在钙钛矿表面和晶界处。富马酸主要以两种形式存在：未解离状态和一级解离状态，其含有的羧基（-COOH）和羧酸根（-COO-）可以分别与钙钛矿中的碘和铅产生作用。该作用稳定钙钛矿八面体骨架[PbI6]4-，并且使得晶粒相互交联。再者，富马酸可以减少钙钛矿前驱体溶液中小于10纳米聚卤化铅胶粒的尺寸和增加2-6微米络合物的数量，这使我们获得了较大晶粒和较少晶界的钙钛矿薄膜。除此之外，富马酸还可以降低钙钛矿太阳能器件中的缺陷态密度；抑制离子迁移和非辐射复合；提高载流子迁移率和增长载流子寿命。添加富马酸后钙钛矿太阳能电池可以达到20.48%的效率（原始器件为19.18%），并且具有较高的稳定性。
相关工作发表在Solar RRL（https://doi.org/10.1002/solr.202000732）上。本工作得到了中国科学院战略先导A类研究项目、国家自然科学基金、辽宁省博士创业基金、大连化学物理研究所创新基金项目、中国科学院洁净能源创新研究院合作基金、国家重点研究项目、111项目、知识创新工程项目、吉林省科技发展计划重点攻关专项的资助。
