(资料图)

中国石油大学(华东)和青岛理工大学的研究人员报告了一种新的分子桥接策略，以解决钙钛矿太阳能电池(PSC)中已知的挑战—钙钛矿吸收层和载流子提取层(CEL)之间埋地界面的接触不良。

(a)制备完成的器件示意图。(b)对照器件和目标器件的J-V曲线。(c)未添加和添加H2KNO3S的PSC的功率转换效率(PCE)分布。(d)对照器件和目标PSC的外量子效率(EQE)光谱及积分电流密度。(e)暗条件下J-V曲线，(f)不同电子传输层(ETLs)下仅电子钙钛矿器件的空间电荷限制电流(SCLC)曲线。(g) PSC的电化学阻抗谱(EIS)奈奎斯特图。(h)对照器件和目标PSC的莫特-肖特基(Mott-Schottky)曲线。(i)对照器件和H2KNO3S处理器件在恒定模拟太阳光照(100 mW cm−2)下进行1000小时连续最大功率点(MPP)追踪。

通过引入氨基磺酸钾(H₂KNO₃S)作为SnO₂ETL和钙钛矿层之间的桥接分子，该团队在器件效率和稳定性方面都取得了提高。这种多功能分子具有–SO₃⁻和–NH₂基团以及K⁺阳离子，可同时增强界面润湿性，钝化深层缺陷状态，并加强层之间的化学锚定。

经过H₂KNO₃S处理后，钙钛矿薄膜表现出均匀、无针孔的形貌，晶体垂直排列，而SnO₂层的电导率显著增加。–SO₃⁻和非配位Sn⁴⁺之间以及–NH₂(–SO₃⁻)和缺陷Pb²⁺/I⁻位点之间的分子相互作用有效地降低了界面缺陷密度-从6.44 × 10¹⁵ /cm³降低到4.98 × 10¹⁵ /cm³ -并提高了表面潜力，以提高更高效的载体提取。

结果，处理后的器件的功率转换效率从21.45%提高到23.04%，运行稳定性大大增强。即使没有封装，在典型湿度条件下连续照明1000小时后，处理过的PSCs仍保留了超过85%的初始效率。

这项工作强调了埋地界面工程在提高PSC性能方面的重要性，并证明像H₂KNO₃S这样具有成本效益、结构简单的分子可以在效率和耐用性方面带来显着的提升。这些发现可以为可扩展的高性能钙钛矿光伏开辟一条实用的道路。

关键词： 太阳能电池