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科学新知:2022 Nature (IF 49.962), PSC 不稳定有解? 发掘钙钛矿表面钝化副作用

  光电器件包含许多半导体材料,不同半导体材料之间会形成异质界面。半导体材料间的相对能级匹配结果,将影响异质界面电荷注入和提取动力学。以钙钛矿太阳能电池 (PSC) 为例,学者通常会针对顶部钙钛矿表面和电荷传输材料 (CTM) 之间的异质界面进行缺陷钝化处理,以提高 PSC 的稳定性和性能。但这种表面处理也可能影响异质界面的能量学。

  Nature (IF 49.962) 于 2022 年 3 月发表一项研究。本文的研究团队发现,表面处理可能会引起负功函数偏移 (即更多的 n 型),并产生卤化物迁移,加剧 PSC 的不稳定性。他们使用 (FAPbI3)0.95(MAPbBr3)0.05 组成的材料,研究钙钛矿表面的能量,包含异质界面的能量对载流子提取、陷阱钝化、电荷积累和离子迁移的影响。实验结果表明,尽管表面钝化有所帮助,表面钝化的副作用却限制了 PSC 稳定性的发展。未来如果想要再透过表面处理提高 PSC 稳定性,能以此次结果权衡利弊。

半组件稳定性测试:

将 (1)经表面处理的 ITO/SnO2/钙钛矿 半组件和 (2)未经表面处理的 ITO/SnO2/钙钛矿 半组件,在氮气手套箱中暴露于 AM 1.5G 太阳光模拟器 (<100 ppm of O2/H2O),并进行 J-V 量测。

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半器件光稳定性测试。

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器件滞后行为。

关键词: 钙钛矿、perovskite、PSC、太阳光模拟器、 solar simulator、sun simulator

原文: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04604-5

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