钙钛矿太阳能电池(PSCs)中的埋底界面是复合中心的重要来源,严重阻碍了器件的性能和稳定性。因此,调控埋底界面的性质对于优化钙钛矿结晶和电荷传输至关重要。
本文山东科技大学赵媛媛和唐群委等人提出了一种多功能修饰策略,利用一系列小分子金属乙酸盐(RbAc、SrAc 和 SmAc)来解决这些挑战。乙酸盐(Ac⁻)阴离子能够钝化氧化锡(SnO₂)电子传输层(ETL)上的未配位 Sn⁴⁺以及钙钛矿吸收层中的 Pb²⁺。这种双界面钝化方法有效减少了氧空位和卤素空位缺陷,从而改善了晶体生长和埋底界面的能级对齐。因此,电荷载流子传输性能显著增强。
结果,经过 SrAc 修饰的 CsPbBr₃ PSCs 冠军器件实现了 11.15% 的功率转换效率。值得注意的是,未封装的 SrAc 处理器件在 1000 小时连续最大功率点(MPP)跟踪下保持了 81% 的初始效率,展示了优异的操作稳定性。
文章亮点总结
- 乙酸盐钝化埋底界面
:通过金属乙酸盐(RbAc、SrAc 和 SmAc)修饰埋底界面,有效钝化了 SnO₂中的氧空位和钙钛矿中的卤素空位缺陷,显著提升了器件性能。
- 双界面钝化
:乙酸盐阴离子同时与 SnO₂中的 Sn⁴⁺和钙钛矿中的 Pb²⁺配位,实现了双界面钝化,减少了复合中心,提升了电荷传输效率。
- 高结晶质量
:乙酸盐修饰促进了钙钛矿的高质量结晶,形成了更大且均匀的晶粒,减少了界面缺陷,提升了器件的光伏性能。
- 高效率和稳定性
:经过 SrAc 修饰的 CsPbBr₃ PSCs 冠军器件实现了 11.15% 的效率,并在 1000 小时连续光照下保持了 81% 的初始效率,展示了优异的操作稳定性。
- 能级对齐优化
:乙酸盐修饰优化了 SnO₂与钙钛矿界面的能级对齐,减少了界面能量损失,提升了开路电压(Voc)和整体器件效率。
Linde Li, Yuanyuan Zhao, Qing Su, Qiyao Guo, Jialong Duan, Jie Dou, Liqing Sun, Qiang Zhang, Qunwei Tang,
Multifunctional Modification of the Buried Interface in all-inorganic perovskite solar cells,
Chemical Engineering Journal,
2025,
161132,
ISSN 1385-8947,
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161132.
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