AFM：雙重奏效！FAPbBr?鈣鈦礦電池開路電壓躍升至1.60V，光解水效率突破6.5%

寬帶隙甲脒鉛溴（FAPbBr?）鈣鈦礦太陽能電池在單結吸收體實現無輔助光驅動水分解方面具有潛力。為滿足所需的熱力學電壓與過電位，必須抑制鈣鈦礦電池中的非輻射復合。

本研究荷蘭埃因霍芬理工大學René A. J. Janssen等人采用雙重鈍化策略：甲脒硫氰酸鹽（FASCN）用于體相鈍化，1,3-丙二銨碘（PDAI?）用于表面鈍化。FASCN促進鈣鈦礦晶粒長大，PDAI?減少表面缺陷，共同抑制非輻射復合并提升電荷提取效率。進一步通過三元富勒烯混合物（PCBM、CMC、ICBA，重量比1:1:1）優化電子傳輸層，改善能級對齊并降低界面能量損失，使小面積器件的開路電壓從1.41 V提升至1.60 V，能量轉換效率達9.4%。將器件放大至1.0 cm2后，集成于光伏-電化學系統中，以鉑為析氫催化劑、二氧化釕為析氧催化劑，實現連續光驅動水分解。

該系統太陽能-氫能轉換效率達6.5%，是目前報道的單吸收體PV-EC系統中最高值。

研究亮點：

1. 雙重鈍化協同增效：體相添加FASCN促進晶粒生長，表面處理PDAI?鈍化界面缺陷，顯著抑制非輻射復合，開路電壓提升至1.53 V。

2. 三元富勒烯ETL優化：PCBM、CMC、ICBA按1:1:1混合作為電子傳輸層，兼具高電子親和力、良好能級對齊與界面隔離效應，實現效率9.4%與高電壓1.60 V。

3. 單吸收體水分解效率創紀錄：將優化后的1.0 cm2器件集成于PV-EC系統，實現6.5%的太陽能-氫能轉換效率，為目前單吸收體光解水系統最高值。

L. Bellini, D. Grosfeld, B. Branco, et al. “ Reducing Open-Circuit Voltage Losses in Wide-Bandgap FAPbBr3 Perovskite Solar Cells for Continuous Unassisted Light-Driven Water Splitting.” Advanced Functional Materials (2025): e17729.

https://doi.org/10.1002/adfm.202517729

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