DOI: 10.1016/j.cej.2022.139961

钙钛矿太阳能电池（PerSC）是目前最有前途的第三代光伏技术之一。然而，钙钛矿薄膜非均匀生长所导致的缺陷加剧了器件中的电荷复合和离子迁移，从而限制了器件的功率转换效率（PCE）和稳定性。在这项工作中，研究者首次通过静电纺丝技术引入氮掺杂碳纳米纤维（N-CNFs）来引导钙钛矿晶体的择优取向。具有丰富含氮官能团的N-CNFs提供了大量的成核位点和纤维模板，从而引导晶体的择优取向生长并降低钙钛矿膜中的缺陷密度。冠军设备的PCE从21.40%显著提高到24.08%，连续暴露于环境中600小时后，衰减率低于5%。总体而言，该研究提供了一种新的策略，通过使用静电纺丝N-CNFs控制钙钛矿晶体的异质形核和择优取向生长来构建高效稳定的PerSCs。

图1.（a）N-CNFs的制备过程及（b）其在钙钛矿太阳能电池中的应用示意图。

图2.（a）N-CNFs的FT-IR和（b）拉曼光谱；（c）N-CNFs的TEM图像以及C、N和O元素映射分析；N-CNFs的XPS（d）C1s、（e）N1s和（f）O1s光谱。

图3.（a）不含和（b）含N-CNFs的钙钛矿薄膜的SEM图像；（c）不含和（d）含N-CNFs的钙钛矿薄膜的AFM图像；（e）PbI2以及不含和含N-CNFs的钙钛矿薄膜的FT-IR；（f）不含和含N-CNFs的钙钛矿薄膜的Pb4f轨道的XPS光谱。

图4.（a）不含和（b）含0.2mg/mL N-CNFs的钙钛矿薄膜的2D GIWAXS光谱。（c）不含和含0.2mg/mL N-CNFs的钙钛矿薄膜的XRD光谱；（d）（110）衍射的方位角，显示了三种薄膜的晶体取向差异；x-y平面内（e）和x-y平面外（f）的GIWAXS衍射强度。

图5.（a）不含和含N-CNFs的优化器件的J-V曲线和（b）EQE谱，以及短路电流密度（JSC）；（c）不含和含0.2mg/mL N-CNFs的钙钛矿薄膜的TRPL光谱；不含和含0.2mg/mL N-CNFs的器件（d）在黑暗条件下和（e）在AM 1.5G光照下的奈奎斯特图。插图为黑暗条件下PerSCs的等效电路模型。（f）有无N-CNFs的PerSCs在环境大气中暴露600小时的储存稳定性，插图为初始和第25天的器件图像。