镍氯化物调控SnO2埋底界面释放应变提升全无机钙钛矿太阳能电池性能

《Materials Science in Semiconductor Processing》：Buried interface release tensile strain for all inorganic perovskite solar cells

本文创新性地将NiCl2引入SnO2电子传输层（ETL），通过释放钙钛矿薄膜残余应力并钝化界面缺陷，显著提升CsPbBr3太阳能电池的光电转换效率（PCE）至9.33%，开路电压（VOC）达1.591V。该策略为设计高效电子传输层材料提供了新思路。

　　

Highlight

镍氯化物作为界面修饰剂，有效缓解了钙钛矿晶格与基底之间热膨胀失配产生的拉伸应变，有利于生成大尺寸致密钙钛矿薄膜并钝化界面缺陷。界面能级结构的优化提升了电子-空穴分离传输效率，同时有效抑制非辐射复合。

Results and discussion

平面钙钛矿太阳能电池（PSCs）的器件结构采用SnO₂-NiCl₂量子点作为电子传输层（ETL），如图1g所示。通过将NiCl₂混合到SnO₂量子点溶液（图S1）中制备SnO₂-NiCl₂电子传输层，随后旋涂在FTO玻璃基底上。采用多步旋涂法制备CsPbBr₃钙钛矿层。分散均匀的SnO₂-NiCl₂量子点溶液在FTO基底上实现了优异的浸润性，从而促进钙钛矿薄膜的高质量形成。

Conclusions

NiCl₂作为界面修饰剂有效缓解了钙钛矿晶格与基底之间热膨胀失配产生的拉伸应变，有利于生成大尺寸致密钙钛矿薄膜以实现界面缺陷钝化。界面能级结构的优化提升了电子-空穴分离传输效率，并有效抑制非辐射复合。因此，基于SnO₂-NiCl₂电子传输层的全无机钙钛矿太阳能电池实现了9.33%的光电转换效率和1.591V的开路电压，未封装器件在大气环境中30天内电压保持率达96.9%。