上海交大沈文忠教授团队《ACS AMI》:小分子界面钝化改善钙钛矿电池性能

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作为新一代的光伏电池-钙钛矿太阳电池，因其成本低廉、制备工序简单得到了学术界与产业界广泛的关注。然而制约其发展主要有两个方面的原因，一是稳定性不足，二是效率的偏低。为了改善钙钛矿太阳电池的稳定性和效率，电子传输层中的界面钝化已成为一个非常重要但具有挑战性的课题。

图1：作用机理与电池性能关系

近期，上海交通大学太阳能研究所沈文忠教授、刘洪博士课题组通过表面工程将n型有机小分子Y6引入到富勒烯衍生物PCBM中作为ETL改性剂。实验发现，存在PCBM+Y6层增强了器件的光吸收，并减少了MAPbI₃器件的复合损失。在无外界干扰下，PCBM+Y6器件在反式MAPbI₃结构中的效率可以从17.39％显著增加到20.02％，增幅超过15％，且具有更高开路电压和短路电流。Y6+PCBM器件比参考器件呈现出更强的储存稳定性。该结果表明单结器件通过简单调控可以吸收更宽的太阳光谱。相关成果以Interfacial and Permeating Modification Effect of n-type Non-fullerene Acceptors toward High-Performance Perovskite Solar Cells为题，发表于ACS Applied Materials & Interfaces。上海交通大学刘烽研究员为本工作提供技术支持。

论文第一作者为博士研究生程振东，刘洪博士和沈文忠教授为该论文的共同通讯作者。此研究得到国家自然科学基金等资助支持。

图2：a) 反式平面型钙钛矿太阳电池示意图以及Y6和PCBM的化学结构图。b) 相应器件的横截面SEM图。c) Y6、PCBM和PCBM+Y6的吸收光谱。d) 不同掺杂浓度Y6的MAPbI₃/PCBM薄膜和MAPbI₃/PCBM薄膜的吸收光谱。

图3：对比器件特性：a) J-V曲线（RS和FS分别代表反向扫描和正向扫描）。b) EQE和相应的积分电流J_SC。c) 相应器件的反射率。d) 有无Y6处理的最优器件的最大功率输出（SPO）。有无Y6处理制备的20个批次器件的e) V_OC，f) J_SC和g) PCE统计直方图。h)封装的MAPbI₃器件（有无Y6的器件）在空气中存储期间的归一化PCE。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c13447

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