研究人员计划使用由SnO2、锶锡酸盐（SrSnO3）和氧化锶（SrO）组成的三元氧化物系统来保护吸收层免受紫外线（UV）的降解。在这个结构中，SnO2层作为电子传输层，SrSnO3作为紫外线过滤层，SrO用于钝化界面。SrSnO3以其化学稳定性、电导性、广泛的带隙能量和高效的紫外线吸收而著称，这些都显著提高了PSCs对紫外线辐射的光稳定性。此外，将SrSnO3纳入ETL中改善了其电子特性，可能提高了能级并改善了对齐，从而促进了从钙钛矿层到外部电路的电子传输。在ETL和钙钛矿层之间的界面整合SrO减少了界面缺陷，从而减少了电荷复合并提高了电子传输。这种改进导致了更高的太阳能电池效率，降低了迟滞现象，并延长了器件的使用寿命。
本文要点
1.开路电压（Voc）从1.12 V提升到1.16 V。
2.填充因子（FF）从79.4%提高至82.66%。
3.短路电流密度（Jsc）从24.5 mA/cm²增加到24.9 mA/cm²。
4.功率转换效率（PCE）显著提高，从21.79%增至24.06%。
研究背景
钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高效率和低成本的制造工艺而备受关注，被视为未来太阳能技术的重要发展方向。然而，要实现商业化应用，PSCs仍需克服稳定性和耐久性方面的挑战。钙钛矿材料对环境因素（如湿度、温度和紫外线）非常敏感，这些因素会导致性能下降和寿命缩短。
研究内容
图1. (a) 经处理前后ETL的X射线衍射（XRD）图谱。(b) ETL的元素分布图。
图2. (a) FTO/SnO2，(b) FTO/SnO2−SSSO，(c) FTO/SnO2/PVK 和 (f) FTO/SnO2−SSSO/PVK 薄膜的扫描电子显微镜（SEM）图像，以及 (d) FTO/SnO2 和 (e) FTO/SnO2−SSSO 的原子力显微镜（AFM）图像。
图3. (a) FTO/SnO2−SSSO薄膜的扫描电子显微镜（SEM）截面图，(b) FTO/ETL/Ag结构的电流-电压（I-V）曲线，以及 (c, d) FTO/SnO2−SSSO和FTO/SnO2薄膜的接触角图像。
图4. (a) X射线光电子能谱（XPS）概览谱图，以及 (b) Sr 3d，(c) Sn 3d，和 (d) SnO2和SnO2−SSSO的O 1s的高分辨率XPS谱图，以及 (e, f) O 1s的高分辨率XPS谱图。
图5. (a) 嵌入SnO2/PVK和SnO2−SSSO/PVK的PVK薄膜的光致发光（PL）谱，(b) 时间分辨光致发光（TRPL）谱，以及 (c) 钙钛矿太阳能电池（PSCs）的结构图。
图6. (a) FTO/SnO2/钙钛矿和FTO/SnO2−SSSO/钙钛矿薄膜的紫外-可见光（UV-vis）光谱，以及 (b) 原始FTO/SnO2和FTO/SnO2−SSSO薄膜的紫外-可见光（UV-vis）光谱，(c) 原始FTO/SnO2和处理过的FTO/SnO2−SSSO薄膜的Tauc图，以及 (d) 和 (e) 原始FTO/SnO2和处理过的FTO/SnO2−SSSO薄膜在低能区和高能区的紫外光电子能谱（UPS）光谱。(f) 钙钛矿器件能带排列示意图。
图7. (a) 在大约25°C的空气氛围（相对湿度45-50%）中，对钙钛矿器件在紫外线辐射（波长285纳米，功率密度1.63 mW/cm²）下的稳定性进行评估，(b) 紫外线对经过处理和未经处理器件的影响。
图8. (a) 原始FTO/SnO2器件和经过FTO/SnO2−SSSO处理的器件的电流-电压（J-V）曲线，(b) 在扫描速率为50 mV/s和掩模面积为0.0652 cm²的条件下进行的迟滞现象分析。
图9. (a) 在退火后的SnO2层之前和之后沉积处理膜（SnO2−SSSO）的功率转换效率（PCE）比较，(b) 在不同退火温度下处理膜（SnO2−SSSO）的PCE变化，以及 (c) 不同浓度下处理膜（SnO2−SSSO）的PCE峰值。
图10. (a) 钙钛矿器件的稳定性评估，(b) 原始和处理过的薄膜稳态最大功率点的确定，(c) 基于IPCE数据导出的IPCE谱图（左）和相应的积分Jsc（右），以及 (d) 有或没有SSSO的PSCs的Nyquist图。
图11. (a-d) 原始SnO2和经过SnO2−SSSO处理的薄膜之间填充因子（FF）、功率转换效率（PCE）、短路电流密度（Jsc）和开路电压（Voc）的比较。
总结与展望
文献详情
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c03329
