低酸性SnO2前驱体助力高效柔性钙钛矿太阳能电池的突破

针对酸性SnO2前驱体腐蚀柔性ITO电极的难题，研究人员通过氧化SnCl2·2H2O与H2O2并引入SnC2O4开发出低酸性（pH≈3.3）SnO2前驱体，显著降低ITO损伤和电子传输层（ETL）陷阱密度。刚性/柔性钙钛矿太阳能电池（PSCs/FPSCs）效率分别达23.24%和21.31%，为商业化应用提供新路径。

　　

在追求清洁能源的浪潮中，柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）因其可弯曲、轻质和高效率的特性成为研究热点。然而，传统SnO₂电子传输层（ETL）的制备依赖强酸性前驱体（pH≈0.1-1），会腐蚀柔性基底上的氧化铟锡（ITO）电极，导致器件性能衰退。这一“酸蚀困境”严重制约了FPSCs的实用化进程。

为解决这一问题，来自中国的研究团队创新性地提出了一种氧化还原策略：以H₂O₂氧化SnCl₂·2H₂O并引入SnC₂O₄作为锡源，成功开发出pH≈3.3的低酸性前驱体。相比传统方法（pH≈1.4），该体系不仅减少了对ITO的腐蚀，还显著降低了SnO₂ ETL中的陷阱密度。基于此，刚性钙钛矿电池效率突破23.24%，柔性器件在PEN/ITO基底上达到21.31%，相关成果发表于《Surfaces and Interfaces》。

关键技术方法
研究采用氧化还原反应合成SnO₂前驱体，通过旋涂法制备ETL薄膜，结合X射线光电子能谱（XPS）分析化学组成，紫外光电子能谱（UPS）测定能级结构，空间电荷限制电流（SCLC）法量化陷阱密度，最终完成器件的光伏性能测试。

研究结果

1. 前驱体优化：H₂O₂氧化体系使前驱体pH从1.4提升至3.3，ITO腐蚀率降低80%。
2. 薄膜特性：Cl-SnO₂薄膜的陷阱密度仅为传统方法的1/3，电子迁移率提高2倍。
3. 器件性能：FPSCs在弯曲500次后仍保持初始效率的90%，展现出卓越的机械稳定性。

结论与意义
该研究通过化学设计巧妙平衡了前驱体酸性与材料性能，为柔性光电器件提供了可低温加工的SnO₂ ETL解决方案。其意义在于：

1. 技术突破：首次实现酸性可控的SnO₂低温合成，避免高温退火对柔性基底的损伤；
2. 机制创新：揭示Cl^-钝化缺陷的作用，为界面工程提供新思路；
3. 应用前景：21.31%的柔性效率接近刚性器件水平，推动卷对卷印刷工艺商业化。

这项工作由Chengyun Wang、Yue Jiang等合作完成，得到国家自然科学基金（52472193）和广州市科技计划（202201000008）等项目的支持，标志着中国在柔性光伏领域的前沿地位。