基于紫精表面处理的电子传输层界面调控实现高效稳定无机钙钛矿太阳能电池

《Solar RRL》：Interfacial Manipulation of Electron Transport Layer via Viologen Surface Treatment for Highly Stable and Efficient Inorganic Perovskite Solar Cells

为解决无机钙钛矿太阳能电池因界面和体相缺陷导致的稳定性与效率受限问题，研究人员通过合成1,1′-双(3-磺酸丙基)-紫精（BSP-Vi），在TiO2电子传输层（ETL）与CsPbI3钙钛矿吸收层间构建多功能缺陷钝化夹层。该策略同步钝化ETL的氧空位和钙钛矿中配位不饱和Pb2+，使器件效率提升至16.93%，并在160小时持续运行后保持95%初始性能，为无机钙钛矿光伏界面工程提供了新思路。

　　

无机钙钛矿太阳能电池（PSCs）的稳定性和效率仍受限于界面及体相缺陷的负面影响。为应对这一挑战，研究团队设计了一种多功能缺陷钝化夹层——通过合成1,1′-双(3-磺酸丙基)-紫精（BSP-Vi），将其沉积于二氧化钛（TiO₂）电子传输层（ETL）与铯铅碘（CsPbI₃）钙钛矿吸收层之间。BSP-Vi分子中的磺酸基团可同时与TiO₂表面的氧空位及钙钛矿中未充分配位的铅离子（Pb²⁺）发生相互作用，从而实现电子传输层和钙钛矿吸收层的双重缺陷钝化。此外，BSP-Vi的引入优化了界面能级排列，促进钙钛矿薄膜结晶度提升并降低缺陷密度。实验结果表明，添加0.2 wt% BSP-Vi的优化器件实现了16.93%的光电转换效率（PCE），较对照组（16.08%）显著提升。最大功率点跟踪测试进一步证实，经BSP-Vi处理的器件在连续工作160小时后仍能维持95%的初始性能。该研究凸显了在ETL/钙钛矿界面引入磺酸基团材料作为同步提升无机钙钛矿光伏器件缺陷钝化效果、效率及稳定性的有效策略。