AEL：氧化鈰摻入提升鈣鈦礦太陽能電池的輻射耐受性與穩定性

鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（HPSCs）因其高效率與缺陷耐受性結構而具有成為下一代光伏技術的巨大潛力。然而，在熱、持續光照和電離輻射等運行應力下實現長期穩定性仍是一個關鍵挑戰，尤其對于太空及其他惡劣環境中的應用。

本文澳大利亞新南威爾士大學Xiaojing Hao、Helen Hejin Park和Jae Sung Yun等人報道了一種雙鈍化方法，通過使用正辛基碘化銨（OAI）輔助的后處理工藝將氧化鈰（CeO?）納米顆粒摻入鈣鈦礦吸收層。CeO?作為一種廣泛用于輻射屏蔽的氧化還原活性氧化物，能夠改善結晶度、降低缺陷密度并優化界面能級對齊。所得器件實現了24.9%的功率轉換效率（PCE），這是采用聚（雙（4-苯基）（2,4,6-三甲基苯基）胺）作為空穴傳輸層的n-i-p結構HPSCs中已報道的最高效率。在注量高達2×101? 質子/cm2的0.05 MeV質子輻照下，經處理的器件仍保持了91%的開路電壓和81%的初始PCE。光譜與電學分析表明，該處理抑制了非輻射復合，保持了晶界電勢，并提升了光熱穩定性。

這些結果表明，CeO?的摻入為增強鈣鈦礦太陽能電池在同時面臨環境與輻射暴露時的耐久性提供了一種有效策略，為其在陸地與航空航天能源技術中的可靠應用鋪平了道路。

研究亮點：

1. 輻射屏蔽材料創新應用：受空間模塊蓋玻璃中輻射屏蔽材料的啟發，首次將具有高原子序數、強鍵能且耐電離損傷的氧化鈰（CeO?）作為多功能添加劑引入鈣鈦礦吸收層，并結合OAI進行協同鈍化。

2. 協同鈍化提升性能與穩定性：CeO?與OAI的雙重處理（OC處理）不僅協同鈍化了晶界和表面缺陷，還平衡了界面能級，實現了24.9%的高效率（基于PTAA的n-i-p結構HPSCs中報道最高），并在連續光照1050小時后仍保持83%的初始PCE。

3. 卓越的質子輻射耐受性：在模擬太空環境的低能（0.05 MeV）質子輻照下，OC處理器件在高達2×101? 質子/cm2的注量下仍保持91%的V_OC和81%的初始PCE，結構表征顯示其有效抑制了晶格無序、化學鍵斷裂及缺陷形成，展現了強大的輻射耐受性。

Cerium Oxide Incorporation for Radiation Tolerance and Stability in Perovskite Solar Cells

Minwoo Lee, George Kwesi Asare, Kaiwen Sun, Siwon Yun, Jongchul Lim, Dong Han Seo, Hongjae Shim, Martin A. Green, Charlie Chandler, Mark Baker, Jihoo Lim, Xiaojing Hao, Helen Hejin Park, and Jae Sung Yun

ACS Energy Letters 0, 0, pp

DOI: 10.1021/acsenergylett.5c02116

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02116

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