PSC通过电子传输层改性增强晶格氧及优化能带排列以降低迟滞效应

主要内容：

二氧化锡（SnO2）电子传输层（ETL）的形态对钙钛矿太阳能电池（PSC）的性能具有至关重要的影响。然而，其表面不平整和孔隙的存在导致界面缺陷增多、迟滞现象加剧以及整体性能下降。为了克服这些难题，西南石油大学新能源与材料学院李海敏教授、刘兴翀教授带领其团队创新性地引入了分子修饰4-guanidinobenzoic acid methanesulfonate（GAMSA），在SnO2/钙钛矿的埋藏界面上构建了一座分子桥。

通过X射线光电子能谱（XPS）的深入分析，他们发现GAMSA修饰显著提升了晶格氧（OL）与吸附氧（OV）的比例，从1.35跃升至2.34，这一变化有效地减少了SnO2中的Sn4+和氧空位缺陷。同时，ETL的导带最小值也从-4.33电子伏特提升至-4.07电子伏特，显著增强了电子的传输效率。

实验数据表明，采用这种修饰方法的优化器件效率高达22.42%，远超对照表中的20.13%。更令人欣喜的是，迟滞指数也大幅下降，从14.35%锐减至3.27%。此外，优化后的器件在室温氮气氛围中避光保存2000小时后，仍能维持87%的初始效率，展现出了卓越的长期稳定性。

这一成果的取得得益于GAMSA的多功能性。其羧基与SnO2之间的静电耦合作用有效地抑制了ETL表面的氧空位，降低了载流子复合的概率；而GAMSA则与未配位的Pb2+相互作用，不仅增强了钙钛矿结构的稳定性，还提高了结晶度，减少了埋藏界面的缺陷。此外，GAMSA作为添加剂还显著优化了器件的能级排列，进一步提升了载流子的传输能力。

综上所述，通过将多功能性的GAMSA预埋入SnO2电子传输层中，成功地探索出了一种简单而有效的方法来提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和运行稳定性。这一策略不仅为ETL界面修饰提供了新的视角和思路，也为推动高效稳定钙钛矿太阳能电池的进一步发展奠定了坚实的基础。

文献信息：

Decreased Hysteresis Benefited from Enhanced Lattice Oxygen and Promoted Band Alignment with Electron Transport Layer Modification in Perovskite Solar Cells

Yuhao Wei,Yanling Tang,Haimin Li,Guangzhao Zhang,Hongyang Chen,Shuqian Liu，Zheng Zhang,Haohui Li,Bo An,Xingchong Liu,Hanyu Wang

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c19086