近日，我院尤朋副教授与合作单位在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》（Q1, IF：19.924）上，以“多功能小分子作为高效平面结构钙钛矿太阳能电池的埋底界面钝化材料”（Multifunctional Small Molecule as Buried Interface Passivator for Efficient Planar Perovskite Solar Cells）为题发表最新研究成果。尤朋副教授为该文章的共同通讯作者，另一位通讯作者为陕西师范大学的刘治科教授，深圳技术大学为第二通讯单位。

平面结构钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其电流-电压（I-V）滞后小、加工简单、成本低廉等而被认为是一种有前途的光伏器件。在最先进的平面PSCs结构中，最广泛应用的电子传输层（ETL）材料是氧化锡（SnO₂）和二氧化钛（TiO₂）。其中，SnO₂衬底具有较高的电子迁移率、较低的加工温度、较好的能带排列和惰性光催化活性，表现出较好的性能。然而，目前还存在一些问题，限制了SnO₂基PSCs的效率和稳定性。一方面，在室温条件下制备的SnO₂表面普遍存在形成能较低的O空位和Sn悬空键，这些缺陷会捕获周围大气中的O₂和H₂O，形成势垒，阻碍电子的传输；另一方面，据报道用溶液法制备的钙钛矿薄膜在ETL/钙钛矿界面处存在大量缺陷。未配位的Pb²⁺和碘空位等浅层缺陷容易影响钙钛矿薄膜的稳定性，而Pb_I反位缺陷等深层缺陷会作为非辐射的复合中心，会导致器件的电压损失（V_loss）和光电转换效率（PCE）降低。可见，钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性的提高，受到埋底界面缺陷主导的载流子复合的阻碍。因此，通过界面工程抑制非辐射复合并促进钙钛矿太阳能电池的载流子转移至关重要。

研究团队报道了一种在SnO₂/钙钛矿界面处修饰对双胍基苯甲酸盐酸盐（PBGH）以提高器件性能的策略。系统研究了PBGH对载流子传输、钙钛矿生长、缺陷钝化和钙钛矿太阳能电池性能的影响。一方面，PBGH可以通过路易斯酸/碱配位有效钝化SnO₂表面Sn悬空键的陷阱态和O空位，有利于提高SnO₂薄膜的导电性，加速电子提取。另一方面，由于PBGH与PbI₂的强相互作用，PBGH改性有助于形成具有低缺陷密度的高质量钙钛矿薄膜。因此，PBGH修饰的钙钛矿太阳能电池表现出24.79%的冠军功率转换效率，这是迄今为止报道的FACsPbI₃基钙钛矿太阳能电池最高的效率之一。此外，还系统研究了钙钛矿薄膜和器件在高温/高湿和光照条件下的稳定性。在相对湿度为25%的黑暗环境条件下，未经封装的PBGH改性器件在保存1000h后，PCE仍保持95%的初始值。在SnO₂/钙钛矿界面修饰多功能小分子的策略为进一步提高PSCs的效率和稳定性提供了有效的方法。

本文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202300128