钙钛矿太阳能电池因其高光电转换效率、低成本和溶液制备路线等优点，展现出巨大的商业化潜力。然而，目前高效率的钙钛矿太阳能电池主要采用旋涂法制备，过程中原材料浪费严重且无法实现大面积连续制备，不能满足工业化生产的需求，亟需开发规模制备工艺。喷涂法具有沉积速度快、原材料利用率高以及衬底表面兼容性强等优点，是少数可以实现钙钛矿太阳能电池规模制备的技术手段之一。

然而喷涂钙钛矿薄膜相比旋涂工艺所得钙钛矿薄膜缺陷多，包括空位缺陷、间隙缺陷和反位缺陷等，作为器件运行时的非辐射复合中心，这些缺陷阻碍了高性能钙钛矿太阳能电池的实现。其中空位缺陷，如阳离子（MA+/FA+）空位和卤素（I?）空位，由于形成能最低而最容易产生；此外阳离子空位可以诱导其他带负电缺陷的产生，例如配位不足的I?和Pb-I反缺陷（PbI3?），进一步增加了钙钛矿薄膜中的缺陷密度，损害器件性能。空位缺陷还能为离子迁移提供通道，是导致器件出现滞后现象的主要原因之一。采用反溶剂浴、气刀和热风吹等后处理工艺来获得缺陷少的高质量钙钛矿薄膜是当前大面积制备技术中的重点。这些后处理工艺改善了喷涂钙钛矿薄膜的质量，但也增加了器件制备的复杂程度和成本。

近日，武汉理工大学王涛课题组在钙钛矿前驱体中引入三氟硼酸钾（C7H7BF3K）添加剂，在空气氛围中采用一步法制备了效率为19.5%的无滞后钙钛矿太阳能电池，发现C7H7BF3K的BF3?基团中的F能够与钙钛矿阳离子MA+/FA+的氨基中的H形成氢键，从而稳定MA+/FA+，抑制A位阳离子空位的产生，减少非辐射复合，提高器件性能；此外，C7H7BF3K中的K+和减少的MA+/FA+空位可以抑制离子迁移，从而消除器件滞后。该工作证明简单便捷的添加剂工程在喷涂制备高性能钙钛矿太阳能电池方面具有巨大潜力，为进一步实现钙钛矿太阳能电池的规模制备提供了可行方案。

该文章以题为“Defect Passivation with Potassium Trifluoroborate for Efficient Spray-coated Perovskite Solar Cells in Air”发表在Journal of Semiconductors上。

图1.（a）一步法喷涂钙钛矿薄膜示意图；（b）喷涂钙钛矿太阳能电池结构；（c）C7H7BF3KO添加剂作用原理图。

文章信息：

Defect passivation with potassium trifluoroborate for efficient spray-coated perovskite solar cells in air

Chen Gao, Hui Wang, Pang Wang, Jinlong Cai, Yuandong Sun, Cong Yu, Teng Li, Xiaoshuai Zhang, Dan Liu, Tao Wang

J. Semicond. 2022, 43(9): 092201

doi: 10.1088/1674-4926/43/9/092201

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/9/092201