上一篇我们重点总结了ICL在钙钛矿叠层中几类工作机制，然而在实际应用过程中因为上下子电池所使用的ETL和HTL不同以及ICL的种类不同会形成不同的能级分裂，此外如何通过常规的实验数据来判断ICL哪里出问题了想必也是读者们关注的。今天天就继续根据这篇综述进行相应的总结。1.P-N型ICL典型结构和材料：P3HT/PCBM、PEDOT:PSS/C60、TaTm:F6-TCNNQ/C60:PhIm、SnO2/P++ Si、TiO2/P+-Si、nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)等，这种结构的ICL在钙钛矿叠层早期较常使用。隧穿原理：HTL和TCO之间的隧穿区域受TCO掺杂浓度的影响，重掺杂的TCO使得在更低的正偏压下可以发生直接隧穿。
载流子传输要求：ETL的功函数（ΦETL）>TCO的功函数（ΦTCO）>HTL的功函数（ΦHTL），以确保电子从ETL传输到TCO在传输到HTL。
性能表现：与P-N ICL相比，P-TCO-N ICL因隧穿势垒更低、填充因子更高，因而在目前钙钛矿叠层电池中更常用。
3.P-Metal-N 型ICL：常用的金属材料为Ag、Au等。
隧穿原理：金属的功函数（Φmetal）对隧穿区域的位置有显著影响：
1）当ΦETL ≥ ΦHTL > Φmetal时，隧穿复合仅在金属与其中一个载流子传输层的界面处发生。
2）当Φmetal > ΦETL ≥ ΦHTL时，隧穿复合也只在金属与其中一个载流子传输层的界面处发生。
3）当ΦETL ≥ Φmetal ≥ ΦHTL时，金属两侧的界面都可能形成隧穿复合区域。
以下是常见TCO,金属，ETL以及HTL的功函数总结：1）低掺杂载流子传输层的隧穿受限：这个影响其实是我们昨天总结ICL工作机制中提到的缺陷辅助的隧穿以及热电子的场发射两种隧穿机制所产生的，主要会增加接触电阻，降低填充因子。典型表征特征：J-V曲线呈现非线性、滞后效应明显；低FF（<75%）；EIS中出现高频段较大的电阻弧。应对策略：采用高掺杂的HTL/ETL，插入TCO（如IZO、IO:H）或超薄金属层（如1nm Au、Ag）2）多晶钙钛矿薄膜的横向漏电：由钙钛矿薄膜中的针孔和晶界引发的横向电流，导致未复合的载流子流入泄漏路径，限制填充因子和效率。典型表征特征：J-V曲线的FF下降；EQE曲线的局部吸收降低；OM/SEM下可见裂纹和针孔；方阻R□下降（表明横向电导增强）。应对策略：减少薄膜中的针孔和裂纹，优化钙钛矿薄膜制备工艺，插入高R□的ICL层（如ITO/IZO）或金属岛状结构（1nm Ag、Au）3）载流子传输层和插入层的寄生吸收与光反射：由PEDOT:PSS、TCO（如ITO、IZO）和超薄金属（如Au、Ag）引入的寄生吸收和反射，减少底层子电池的透射光，限制电流密度。典型表征特征：ICL的透光率降低，EQE曲线下降，底层子电池的响应减弱，反射光谱中在特定波段（如红外区）反射率增加。应对策略：使用高透过率的TCO（如IZO、IO:H）；采用较薄的ICL金属层（如1-2nm Ag、Au）；减少TCO的厚度或优化其掺杂水平；使用SiOx、SiNx作为中间折射层，减少光的反射损失。4）溶液工艺的兼容性（溶剂损伤和润湿性不足）：由于溶液制备方法（如旋涂）中，顶部子电池的溶液可能渗透ICL，溶解底部子电池的薄膜，导致子电池失效。典型表征特征：ICL的表面粗糙度增加（SEM/AFM）；接触角过大或过小，表明润湿性不足；J-V曲线中的短路电流下降；EL图像中的亮点和黑斑。应对策略：使用高密度保护层（如SnO2）；采用原子层沉积等无溶剂方法；采用化学气相沉积或反应等离子体沉积方法；优化TCO的成膜方法（如旋涂ITO纳米晶体）；优化ICL表面化学，使其具有良好的润湿性（如引入SAMs分子自组装层）5）离子迁移和化学反应的引发：由光或电场引发的卤素离子（如I-）迁移，导致ICL中金属（如Ag、Cu）和离子发生化学反应，导致器件退化。典型表征特征：老化后的J-V曲线短路电流和开路电压下降；EIS的低频段阻抗增加；SIMS中检测到AgI等化学产物；XPS中检测到新化学物种的信号（如AgI）应对策略：采用不与I-反应的金属（如Bi、Pt等）；在ICL中插入离子阻隔层（如SnO2、Al2O3）；优化ICL材料的化学稳定性，避免与卤素离子反应；优化ICL材料的工艺，防止器件的高温处理导致的离子扩散1）J-V曲线的反演评估法：通过串联电路的视角，将钙钛矿叠层太阳能电池的J-V曲线减去其子电池的J-V曲线，反推出ICL的实际J-V曲线。ICL的J-V曲线综合反映了隧穿复合效应、载流子注入平衡和横向漏电的影响，需要分别分析这三个因素对叠层器件性能的贡献。进一步评估：通过测量ICL的二极管特性评估其接触电阻（与隧穿复合效应相关）。采用等效电路建模，对ICL的横向漏电现象进行量化，结合四探针法测量薄膜的方阻，估算ICL的横向导电性。2）赝JV评估方法：采用赝J-V曲线表征法，利用EL、PL或光强度依赖的开路电压测量获取赝J-V曲线。赝JV反映了ICL在理想条件和实际条件下的总功率损失，便于快速比较ICL在不同条件下的功率损失。
- 如果J-V曲线出现S形曲线或曲率较大的J-V曲线，表明ICL可能存在较大的电阻或不理想的材料选择。
- 当ICL的J-V曲线中出现阶梯形J-V曲线，在负向偏置时表现为台阶现象，这种情况可能会导致短路电流密度和填充因子的显著下降。
