通过预工程化的黑磷量子点实现界面工程，用于高效的无碳基空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

《Materials Horizons》：Interface engineering via pre-engineered black phosphorus quantum dots for highly efficient carbon-based hole-transport-layer-free perovskite solar cells

无HTL钙钛矿太阳能电池通过四丁基铵离子预处理的黑磷量子点界面层实现高效稳定。该层提升电子传输、优化能级匹配并钝化缺陷，使器件转换效率达17.08%，较对照组提高24.1%，并保持360小时85℃高湿环境下的性能稳定性。

　　

平面型、基于碳电极的钙钛矿太阳能电池（C-PSCs）由于制备简单、成本低且具有可扩展性而备受关注。然而，其性能常常受到钙钛矿与碳界面处物理和电接触效率低下的限制，这阻碍了空穴的提取并促进了电荷复合。本研究介绍了一种预先设计的多功能中间层，用于无需空穴传输层（HTL）的C-PSCs，该中间层使用了四丁基铵离子（TBA⁺）插层的黑磷量子点（BPQDs）。在合成过程中，TBA⁺的插层使BPQDs的导电性得到提升，价带最大值升高至-5.27 eV，并增强了缺陷钝化能力。这种结构使得钙钛矿吸收层（-5.5 eV）与碳电极（-5.0 eV）之间的能级对齐更加理想，从而促进了空穴的有效提取。BPQDs中间层还确保了钙钛矿与碳之间的良好接触，促进了界面处的电荷传输。此外，从BPQDs释放出的TBA⁺离子能有效钝化钙钛矿表面的缺陷，抑制了非辐射复合现象。因此，优化后的器件实现了17.08%的功率转换效率（PCE），这一效率分别比没有中间层的对照组（13.76%）和使用原始BPQDs中间层的器件（15.26%）高出24.1%和11.9%。另外，封装后的器件在85°C和85%相对湿度下经过360小时光照后，仍保持了89.1%的初始PCE。