近期，华南理工大学於黄忠教授团队在探索含氟苯乙酸偶极分子在调节ITO功函数以及钙钛矿薄膜形貌制备无空穴传输层钙钛矿太阳能电池方面取得进展，探索了具有不同偶极矩的含氟苯乙酸偶极分子调节ITO功函数的机理，丰富了无空穴传输层器件中ITO与钙钛矿层界面的载流子传输机理以及能带模型。相关成果以标题为“Reducing energy loss via adjusting the anode work function and perovskite layer morphology for the efficient and stable hole transporting layer-free perovskite solar cells”(10.1016/j.cej.2021.133948)发表在Chemical Engineering Journal。华南理工大学博士研究生张健开为论文第一作者。此研究得到国家自然科学基金等资助支持。 近年，反式结构的无空穴传输层钙钛矿太阳能电池受到科研工作者的关注，因为这种结构的器件不需要使用Spiro-OMeTAD, PTAA等价格昂贵的空穴传输材料且可在较低温度条件下（100℃）制备得到。但是，由于这种结构的器件不存在空穴传输层，ITO电极与钙钛矿层之间存在的较大能级差限制了其光电转换效率。此外，ITO电极表面的羟基也会诱导钙钛矿吸光层发生分解，从而加速了器件效率的衰退。基于此，本工作中引入三种具有不同偶极矩的偶极分子，包括对氟苯乙酸（FA，偶极矩：1.76 D）、4-（三氟甲基）苯乙酸（TFA，偶极矩：2.88 D）和3,5-双（三氟甲基）苯乙酸（2TFA, 偶极矩：3.69 D）,这些偶极分子通过与ITO表面的羟基键合产生电子转移并形成表面偶极子，从而改变ITO的功函数。从图1（a-b）中Sn 3d和In 3d的XPS光谱可见，经过偶极分子优化后，Sn 3d和In 3d的峰位均向高结合能方向移动，表明Sn和In原子附近电子密度的下降。这证明这些偶极分子成功结合在ITO表面，并且从ITO中得到电子。通过UPS测试修饰前后的ITO发现，经过偶极分子FA、TFA和2TFA修饰后，ITO的功函数从4.43 eV分别提升到4.64、4.89和5.06 eV，如图1（c-d）所示。ITO电极功函数的提高有利于空穴从钙钛矿吸光层迁移到电极上，从而提高器件的空穴收集效率。