鄰苯二甲酸氫鉀鈍化埋底界面實現高效穩定鈣鈦礦太陽能電池

　　氧化錫（SnO2）是鈣鈦礦太陽能電池中具有潛力的電子傳輸層材料，但其溶液法制備的薄膜通常存在易導致非輻射復合的固有缺陷，限制器件性能并阻礙商業化應用。引入添加劑是降低電子傳輸層材料缺陷、提升載流子傳輸性能的有效策略。因此，深入理解其在埋底界面處的具體作用機制，對材料理性設計具有關鍵作用。近日，中國科學院上海高等研究院研究團隊等，將鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）作為多功能添加劑引入SnO2電子傳輸層，以同步改變電子傳輸層材料性質和SnO2/鈣鈦礦埋底界面。

　　研究發現，KHP中的羧基與氧化錫配位，有效抑制了缺陷態形成，優化了能級排列，并提高了電導率和載流子傳輸能力。同時，KHP在電子傳輸層中均勻分布，并在熱退火過程中逐漸擴散至埋底界面和鈣鈦礦層，進一步與未配位的Pb2+離子配位，降低了鈣鈦礦表面及體相缺陷密度，緩解了薄膜內部應力。研究顯示，經KHP改性后的鈣鈦礦器件的開路電壓和填充因子得到明顯提升，功率轉換效率從23.0%提高到25.7%（活性面積0.08 cm2），且器件熱穩定性和光穩定性得到明顯增強。

　　該研究提出了簡單、低成本的摻雜策略，即通過協同抑制缺陷與提升載流子傳輸能力，制備出高性能鈣鈦礦太陽能電池，為鈣鈦礦光伏電子傳輸層的改性設計提供了新思路。

　　相關研究成果發表在《化學工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院、上海市的支持。

(a) SnO2和SnO2- KHP膠體的DLS圖；(b) ITO/SnO2和SnO2- KHP /Ag結構器件的暗態I-V特性曲線；(c-d)鈣鈦礦太陽能電池效率圖