AEM：水溶性V?O???實(shí)現(xiàn)高效倒置鈣鈦礦太陽能電池，兼具高工作與反向偏壓穩(wěn)定性

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）在長期穩(wěn)定性方面面臨挑戰(zhàn)，尤其是在反向偏壓下。

本研究香港理工大學(xué)Jiaming Huang、李剛和寧波大學(xué)黃利克等人將水溶性五氧化二釩（V?O???）作為空穴收集層引入倒置PSCs中，以提升其在工作、熱循環(huán)及反向偏壓條件下的光伏性能與多場(chǎng)景穩(wěn)定性。對(duì)在50–250°C退火的V?O???進(jìn)行了多項(xiàng)物性表征，發(fā)現(xiàn)150°C退火可優(yōu)化氧空位、降低陷阱密度并改善界面載流子收集。基于(FA?.??MA?.??)?.??Cs?.??Pb(I?.??Br?.??)?吸收層的冠軍器件實(shí)現(xiàn)了23.3%的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE），滯后可忽略（HI = 0.64%），且具有良好穩(wěn)定性（儲(chǔ)存1000小時(shí)后仍保持約88%的初始PCE）。進(jìn)一步采用Cs?.??MA?.??FA?.??PbI?作為吸收層，并結(jié)合V?O???/SAM作為空穴收集層，器件PCE可進(jìn)一步提升至25.88%（HI = 3.26%），優(yōu)于僅使用SAM的器件（PCE = 24.94%，HI = 5.47%）。此外，器件的工作穩(wěn)定性與熱循環(huán)穩(wěn)定性也顯著提升。

關(guān)鍵的是，V?O???將反向擊穿電壓從約|–2| V提升至|–6| V，賦予器件更高的反向偏壓穩(wěn)定性與陰影效應(yīng)耐受性。這些結(jié)果表明，V?O???可同時(shí)提升PSCs的效率與穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)高效、耐用的PSCs提供了有前景的路徑。

研究亮點(diǎn)：

1. 綠色簡(jiǎn)易工藝：采用水溶液法制備V?O???空穴收集層，無需有機(jī)溶劑，工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好，適用于低溫大面積制備。

2. 界面與缺陷協(xié)同優(yōu)化：通過150°C退火調(diào)控V?O???中氧空位與V??比例，優(yōu)化能級(jí)匹配、降低界面陷阱密度，顯著提升器件效率與穩(wěn)定性。

3. 反向偏壓耐受性突破：V?O???層將器件的反向擊穿電壓從|–2| V大幅提升至|–6| V，顯著增強(qiáng)其在陰影、熱斑等實(shí)際工況下的可靠性。

S. Kang, J. Zhang, H. Liang, et al. “ Water-Soluble V2O5-x Enables Efficient Inverted Perovskite Solar Cells With High Operational and Reverse Bias Stability.” Advanced Energy Materials (2025): e06005.

https://doi.org/10.1002/aenm.202506005

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