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【能源】有机交联氧化锡降低埋底界面缺陷用于高效稳定钙钛矿太阳能电池

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2025-01-23 08:09

正文

金属卤化物钙钛矿太阳能电池具有优异的光学和电子特性，其光电转换认证效率已达到26.69%。基于氧化锡（Sn O ₂ ）的电子传输材料因具有优异的光学透过率、抗反射性和高电子迁移率等优点在高效正式钙钛矿太阳能电池中得到了广泛的应用。然而，Sn O ₂ 的缺陷、粗糙度和界面兼容性限制了器件性能提升。近年来通过掺杂、表面钝化、低温处理及前驱体优化等策略在缓解上述问题上取得一定进展，但同时解决氧化锡表面缺陷、界面兼容性和薄膜形貌的简单高效方法仍有待开发。

鉴于此， 南方科技大学章勇&徐保民 团队报道了一种新的低成本有机交联使Sn O ₂ 均质化并减少缺陷以获得高性能钙钛矿太阳能电池的策略。该研究通过双酚S (BPS) 与商业化Sn O ₂ 胶体有机交联来改善电子传输层的性能。BPS上的酚羟基与Sn O ₂ 表面的羟基交联，增强了颗粒间连接，促进Sn O ₂ 从溶胶转化为凝胶，使Sn O ₂ 的退火中间态更稳定，优化了薄膜结构。此外，其功能基团与Sn O ₂ 之间形成交联作用，调节了Pb I ₂ 和钙钛矿的结晶，促进了（100）取向的晶体生长，优化了钙钛矿埋底界面，实现了更好的界面能级匹配。基于BPS交联Sn O ₂ 层的钙钛矿太阳能电池最终实现了24.87%的冠军效率，在氮气气氛下连续光照1000小时后仍保留了其初始效率的95%，为高效稳定的钙钛矿太阳能电池设计提供了新思路。

图1. 有机交联氧化锡的制备与机理。

图2. 有机交联氧化锡薄膜形貌。

图3. 交联氧化锡对钙钛矿薄膜形貌影响。

图4. 交联氧化锡对钙钛矿薄膜光学、电学影响。

图5. 钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。

这一成果近期发表在 Angewandte Chemie International Edition 上。文章的第一作者为南方科技大学硕士研究生何江，通讯作者为南方科技大学 徐保民 讲席教授与章勇研究助理教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Organic Crosslinked Tin Oxide Mitigating Buried Interface Defects for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

Jiang He ^† , Jiyao Zhang ^† , Yong Zhang ^† , * Jiamin Xu, Zheng Liang, Peide Zhu, Wenbo Peng, Geping Qu, Xu Pan, Xingzhu Wang, Baomin Xu*

Angew. Chem. Int. Ed ., 2025 , DOI: 10.1002/anie.202419957

通讯作者简介

徐保民 ，南方科技大学讲席教授，深圳市引进高层次人才“孔雀计划”A类人才。1986 年在清华大学获得学士学位，1991年在中国科学院上海硅酸盐研究所获得博士学位。1994年到1996年在美国宾州州立大学材料研究所做博士后，之后任助理研究教授，2000年11月至2014年3月在位于美国硅谷的施乐公司PARC研究中心(Palo Alto Research Center)担任高级科学家和项目主管，2014年3月被南方科技大学聘为全职讲席教授。已发表科研论文 100余篇，获得授权美国发明专利32项，其中23项专利为第一或唯一发明人，3项专利获施乐公司最佳专利奖。长期致力于新型清洁能源材料和器件，功能材料及微机电系统用材料和器件，新型材料制备技术等方面的研究。以通讯作者身份在 Science, Joule, EES, Adv. Energy Mater., Adv. Mater., Nano Energy, Small, Appl. Catal. B Environ. 等学术刊物上发表多篇研究论文。至今已发表科研论文240余篇，获授权美国发明专利32项，中国发明专利16项奖。

【能源】有机交联氧化锡降低埋底界面缺陷用于高效稳定钙钛矿太阳能电池

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