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钙钛矿太阳能电池 (PSC) 在常规 (n-i-p) PSC中的功率转换效率 (PCE) > 25%，但对于倒置 (p-i-n) PSC，PCE 介于 22% 和 23% 之间。这种较差性能的原因尚不清楚
2022年1月27日，华东师范大学方俊锋团队在Science 在线发表题为“Constructing heterojunctions by surface sulfidation for efficient inverted perovskite solar cells”的研究论文，该研究通过富含铅 (Pb) 的钙钛矿薄膜的表面硫化，为倒置太阳能电池构建了稳定的钙钛矿异质结。
形成的铅硫 (Pb-S) 键提高了钙钛矿界面处的费米能级，并为电子提取产生了额外的背面场。由此产生的倒置器件表现出 >24% 的功率转换效率 (PCE)，具有 1.19 伏的高开路电压，对应于 0.36 伏的低电压损耗。强 Pb-S 键可以稳定钙钛矿异质结并加强具有相似晶格的潜在钙钛矿结构。具有表面硫化的器件在 85°C 老化 2200 小时或在 55°±5°C 连续照明下在最大功率点运行 1000 小时后保留超过 90% 的初始 PCE。总之，该研究发现除了提高器件效率外，SST 还有效抑制离子迁移并保护倒置 PSC 中的 PCBM 层，从而提高器件稳定性。
钙钛矿太阳能电池 (PSC) 在常规 (n-i-p) PSC中的功率转换效率 (PCE) > 25%，但对于倒置 (p-i-n) PSC，PCE 介于 22% 和 23% 之间。这种较差性能的原因尚不清楚，但不同的异质结接触可能是根本原因。非辐射复合发生在与载流子传输层的接触处，因此限制 PSC 性能的是接触异质结，而不是钙钛矿或传输层本身。在常规 PSC 中，介孔支架内的钙钛矿在本质上比块状钙钛矿更倾向于 n 型，这会通过在该接触界面处的带弯曲诱导额外的场来促进电子提取。在倒置 PSC 中，与 n 型电子传输层直接接触的钙钛矿薄膜的 p 型性质会提高效率 。因此，在倒置 PSC 中，有必要控制钙钛矿界面处的半导体性质。钙钛矿异质结的接触特性也会影响器件的稳定性。在接触界面处，钙钛矿组件由弱化学键组装而成，例如离子键、氢键和范德华相互作用。由此产生的钙钛矿界面的柔软性质使其容易受到环境空气和水的攻击。钙钛矿成分还会扩散并穿透传输层，使异质结和传输层劣化，甚至腐蚀电极。许多有机分子可以通过二级键钝化钙钛矿界面，例如氢键、配位相互作用或离子键，但这些弱二级键仍会导致稳定性问题。受 PbS 的 n 型和稳定无机性质的启发，研究人员提出了一种表面硫化处理 (SST) 来构建倒置 PSC 的稳定异质结。在 SST 之后，钙钛矿表现出较浅的费米能级（变得更加 n 型），这通过能带弯曲在钙钛矿界面处引起了额外的背表面场。该场与倒置 PSC 的内建电位 (Vbi) 方向相同。具有 SST 的 PSC 的 PCE > 24%，具有 1.19 V 的高开路电压 (Voc)，对应于基于甲脒 (FA) 的钙钛矿系统（带隙为 1.55 eV）中 0.36 V 的低电压损耗。Pb-S键比Pb-I键强得多；PbS 的溶度积常数（Ksp 为 1.0 × 10−28）比 PbI2（7.1 × 10−9）小 19 个数量级。S2- 阴离子会在钙钛矿界面与 Pb 离子强烈结合并抑制降解反应。PbS 和钙钛矿之间的相似晶格也应该稳定 FA 基钙钛矿的晶体结构。所得的 SST PSC 在 85°C 老化 2200 小时后保持 91.8% 的初始效率。值得注意的是，操作稳定性也大大提高，在 55° ± 5°C 下连续照明 1000 小时的最大功率点 (MPP) 跟踪后，初始 PCE 保持 > 90%。 总之，该研究发现除了提高器件效率外，SST 还有效抑制离子迁移并保护倒置 PSC 中的 PCBM 层，从而提高器件稳定性。https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl5676
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