钙钛矿与电子传输层(ETL)之间的界面不稳定和能级不匹配限制了钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。基于上述问题，杭州电子科技大学电子信息学院&碳中和新能源研究院严文生团队合成了1-(3-氨基丙基)-咪唑二碘酸盐(AIDI), 并将其作为氧化铟锡(ITO)/SnO2界面的预处理添加剂。这种方法有利于增强SnO2 ETL的迁移率, 钝化SnO2表面的缺陷, 促进界面处的超快电子提取, 改善载流子输运, 增强钙钛矿抗氧诱导光降解的能力。器件最终取得了24.17 %的光电转化效率。AIDI的预处理制备为改善埋藏界面来提高钙钛矿太阳能电池的整体性能提供了一种新的方法。博士生杨高元为论文第一作者，杭州电子科技大学周勤特聘副教授、严文生教授和中国科学院福建物质结构所高鹏研究员为论文通讯作者。感谢低维光电材料与器件湖北省重点实验室的测试表征支持。
图1. 在ITO/SnO2 (Control)和ITO/AIDI/SnO2 (Target) ETLs上制备钙钛矿薄膜表面的SEM (a)、(d), AFM, (b)、(e)以及(c)和(f)中的三维KPFM。(g) Control /钙钛矿、Target /钙钛矿薄膜的XRD、(h) UV-vis和(i) PL。
图2. (a) Control (ITO/SnO2)和(b) Target (ITO/AIDI/SnO2)的KPFM测量及其对应的(c) CPD分布。(d)、(f) Control (ITO/SnO2/钙钛矿)和(e)、(g) Target (ITO/AIDI/SnO2/钙钛矿)的瞬态吸收光谱及其对应分析拟合的光谱。(h)光激发后钙钛矿的电荷热化、扩散、抽提和复合示意图。
图3. (a)相应钙钛矿薄膜的超氧化物产率。(b)室温下相对湿度为10% ~ 30%的空气稳定性试验。(c) ITO/SnO2/钙钛矿(Control)和(d) ITO/AIDI/SnO2/钙钛矿(Target)在85℃下相对湿度85±5%的环境空气中的XRD稳定性。
图4. (a)钙钛矿太阳能电池的SEM截面和插图。(b)、(c)分别为(Target)和w/o (Control) AIDI时PSCs的电流密度-电压曲线，(d) EQE图谱，(e) PCE分布。(f) oFPEAI钝化后优化器件的J-V曲线。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.102008