Journal of Materials Chemistry A 刊发
秦平力老师课题组
关于柠檬酸钾协同钝化研究
导读
2023年9月25日
Journal of Materials Chemistry A
在线刊发了武汉工程大学秦平力老师课题组题为
《Synergic Interface Passivation with Potassium Citrate as Eco-Friendly Conductive Adhesive in Perovskite Solar Cells》
的研究论文。论文共同第一作者为硕士生吴瑞和已毕业硕士生肖岚，论文第一单位为武汉工程大学。
摘要
电子传递层(ETL)表面的氧空位会使钙钛矿结构在界面附近发生扭曲，产生不利相，因此ETL表面的化学修饰对钙钛矿太阳能电池(PSCs)的效率和稳定性起着关键作用。本文引入C6H5K3O7作为导电粘合剂来修饰SnO2/钙钛矿界面。当K+从ETL向钙钛矿扩散时，极性分子基团(-C6H5O7)与钙钛矿发生反应，在钙钛矿前驱体膜上形成非均相成核，从而获得高质量的钙钛矿，不仅减少了体积缺陷，而且与过量的PbI2相互作用，使界面缺陷钝化。同时，间隙K+调节钙钛矿生长，提高离子迁移的能垒，显著抑制非辐射复合，延长载流子寿命。此外，C6H5O7可以与SnO2反应，减少其表面氧空位，优化其能带排列，这与钙钛矿相匹配。这有利于ETL与钙钛矿的界面接触更好，形成更多的电子转移通道，实现埋藏界面的自封装。因此，基于C6H5K3O7的PSC实现了24.12%的冠军效率，J-V迟滞可以忽略不计。在干燥空气中贮存2400 h后，其初始功率转换效率可保持在90%以上，稳定性好。
研究内容
研究成果
综上所述，C6H5K3O7可以作为一种无毒环保的界面材料，通过官能团(K+， - COO -)与钙钛矿中的欠饱和Pb2+和SnO2中的氧空位相互作用来修饰SnO2/钙钛矿界面。C6H5K3O7不仅在钙钛矿前驱体膜上引发非均相成核，使钙钛矿薄膜具有更好的晶体质量，减少了本体缺陷，而且与过量的PbI2反应使界面缺陷钝化，在埋藏界面附近的钙钛矿的gb处实现自包封。同时，C6H5K3O7与SnO2 QD ETL反应，降低其表面氧空位，优化其能带排列，使其与钙钛矿的能带排列相匹配。因此，C6H5K3O7可以看作是ETL与钙钛矿之间的导电粘合剂，形成电子快速转移通道，使电子从钙钛矿向SnO2平滑转移，并在埋藏界面处实现自封装，提高了psc的稳定性。因此，基于C6H5K3O7的PSC实现了24.12%的冠军效率，J-V滞后可以忽略不计。对应的设备在2400小时的存储后仍保持初始PCE的90%以上。本工作论证了通过接口钝化实现自封装的可行性，从而提高了器件的光电转换效率和稳定性。
文章连接
https://doi.org/10.1039/D3TA04273A
