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SnO₂ 电子传输层 (ETL) 显著提高了钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的最新效率。然而，溶液处理的 SnO₂ ETL 经常遭受表面质子化和界面/表面缺陷的影响，导致大量能量损失和界面不稳定。在此，武汉工程大学秦平力等人研究了 SnO₂ 量子点 (QD) 表面特性对器件性能的影响，然后开发了表面去质子化的超细 SnO₂ QD ETL。我们的研究结果表明，传统的硫脲掺杂 SnO₂ QD 会引入表面正电荷质子化来重组转移的电子并延长其迁移路径，从而降低电子转移效率并提高表面光催化活性。相反，我们的表面去质子化的超细 SnO₂ QD（平均尺寸为 2.5 纳米）在 PbI₂ 和 SnO₂ 之间表现出有效的配位，降低了界面势垒，抑制了载流子积累，从而实现了快速的电子转移和提取。因此，使用非质子化 SnO₂ QD 作为 ETL 的 PSC 的光电转化效率达到了 25.55%，并且稳定性也得到了增强，优于使用质子化 SnO₂ QD ETL 的 PSC。![]()
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综上所述，采用溶液法合成了SnO₂ QD ETL，探究了SnO₂ QDs表面质子化行为对PSCs性能的影响。制备的SnO₂ QDs不但可以通过Pb2+与O2-或I-与Sn2+的直接配位，在钙钛矿前驱体上直接引发异质成核，从而获得更高质量的钙钛矿薄膜，而且实现了SnO₂ QDs之间的直接接触，从而可以实现SnO₂ QDs与钙钛矿之间以及SnO₂ QDs之间的界面势垒的平滑，有利于电子的快速转移，从而减少非辐射复合。硫脲掺杂后，SnO₂ QDs表面质子化，由于带正电荷，SnO₂ QDs间产生强静电排斥作用，不仅有利于电子优先复合，而且延长了电子迁移路径，减弱了SnO₂ QDs间的电子转移，同时由于表面质子化作用减小了轰击间隙，导致界面不稳定，表面光催化活性增强。硫脲在高温下充分灼烧后，结晶良好的SnO₂本征（体相或表面）缺陷减少，但n型电导率减弱，与低温退火相比不利于电子迁移和提取。因此，基于SnO₂ QDs-N的PSC的冠军PCE提高到25.55%，在环境空气中储存1000小时后仍保留了初始PCE的95%，远远超过了基于SnO₂ QDs-T的器件。该研究成果为理解量子点对界面非辐射复合和载流子传输的包裹行为提供了有益的见解，为开发稳定、高效的PSCs用于实际应用奠定了基础。作者简介
第一通讯作者简介：
| 秦平力 武汉工程大学
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秦平力，男，汉族，博士，教授，中共党员，第二届武汉工程大学青年骨干教师。2006年广西大学凝聚态物理专业硕士研究生毕业，2012年武汉大学微电子学与固体电子学专业博士毕业，同年晋升副教授。2012-2018年先后在武汉大学和香港理工大学从事博士后研究工作，主要研究光学功能材料与太阳电池器件。2019年12月晋升教授。在国内外期刊发表被SCI收录论文80多篇，其中以第一作者身份在国际顶级期刊Advanced Materials(IF=30.849), Advanced Functional Materials (IF=18.808), Journal of Materials Chemistry A (IF=12.732)上发表多篇论文，以独立通讯作者身份在国际顶级期刊Energy & Environmental Science（IF=32.4）发表论文，引用次数3500次，H因子31。目前的主要研究方向为硫化物金属纳米材料与钙钛矿电池。
第一作者简介：
| 向伍晨 武汉工程大学
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向伍晨，硕士研究生在读，2022年9月进入武汉工程大学秦平力老师课题组，攻读硕士学位。主要研究方向为二氧化锡量子点的合成与表征，致力于开发高效稳定的量子点电子传输层新方法，实现对分子密度泛函理论、有限元分析等理论计算方法的学习。发表SCI论文4篇，其中以共同第一作者发表2篇。
共同第一作者简介：
| 高屹恒 武汉工程大学
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高屹恒，2023年9月进入武汉工程大学秦平力老师课题组，攻读硕士学位。主要研究方向为草酸化合物钝化钙钛矿太阳能电池，致力于调控钙钛矿吸光层，实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池。
学术交流QQ群
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钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信
为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信 pvalley2024、pvalley2019，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。
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