胶体工程辅助单步沉积SnO2电子传输层：聚氧乙烯十三烷基醚与碳纳米点协同提升钙钛矿太阳能电池低光性能

针对SnO2胶体纳米颗粒易团聚导致电子传输层(ETL)缺陷的问题，泰国清迈大学团队创新性地将家用表面活性剂聚氧乙烯十三烷基醚(PTE)与碳纳米点共掺入SnO2胶体溶液，开发出单步沉积高质量ETL的简化工艺。该策略使器件在1000 lx低光条件下效率提升至32.29%，且ISOS-D1标准下1200小时效率保持率达86%，为钙钛矿太阳能电池(PSCs)产业化提供了经济高效的解决方案。

　　

在追求清洁能源的时代，钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）因其可调带隙、轻质和低成本等优势成为研究热点。然而，商业化进程仍面临挑战——特别是电子传输层（Electron Transporting Layer, ETL）的质量问题。作为PSCs中常用的ETL材料，二氧化锡（SnO₂）虽具有高电子迁移率等优点，但其胶体溶液中纳米颗粒的团聚会导致薄膜不均匀，产生界面缺陷，最终影响器件性能和稳定性。传统解决方案如双层ETL结构或表面钝化虽有效，但多步沉积和高温退火工艺复杂，难以满足工业化生产需求。

针对这一技术瓶颈，泰国清迈大学（Chiang Mai University）的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表创新成果。他们巧妙利用家用清洁剂成分聚氧乙烯十三烷基醚（Polyoxyethylene tridecyl ether, PTE）与碳纳米点的协同效应，开发出单步沉积高质量SnO₂ ETL的新方法。通过动态光散射（DLS）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）等技术验证，该策略显著改善了SnO₂纳米颗粒分散性，使薄膜粗糙度降低至0.71 nm，同时碳纳米点的引入使电导率提升3个数量级。

关键实验方法
研究采用水相和醇相两种SnO₂胶体体系，通过添加PTE（0.1 wt%）和碳纳米点（0.03 wt%）制备改性前驱体。利用旋涂法在氟掺杂氧化锡（FTO）基底上沉积ETL，随后制备Cs_0.17FA_0.83Pb(I_0.83Br_0.17)₃钙钛矿吸光层。通过稳态/瞬态荧光光谱（PL/TRPL）和电化学阻抗谱（EIS）分析界面电荷传输特性，并在AM 1.5G和1000 lx LED光源下测试器件性能。

研究结果

1. SnO₂ ETL薄膜特性：PTE的加入使SnO₂纳米颗粒平均粒径从89.6 nm降至35.4 nm，薄膜覆盖率提升至98.5%。碳纳米点使电导率从3.1×10^-5 S/m增至1.2×10^-2 S/m。
2. 器件性能：双添加剂器件在AM 1.5G下效率达21.07%，较对照组提升17%；在1000 lx低光条件下效率高达32.29%，开路电压（V_oc）提升至0.81 V。
3. 稳定性：ISOS-D1协议测试显示，双添加剂器件1200小时后效率保持率86%，远高于对照组的65%。

结论与意义
该研究通过胶体工程创新，将PTE的分散作用与碳纳米点的导电增强效应相结合，实现了SnO₂ ETL的缺陷控制和界面优化。特别值得注意的是，该方法对水相和醇相体系均适用，展现出良好的工艺兼容性。研究不仅为PSCs在室内低光环境（如物联网设备供电）的应用提供了技术支撑，其"家用化学品+纳米材料"的设计思路更为功能材料开发提供了新范式。正如Thanawat Kanlayapattamapong等作者强调，这种单步沉积策略兼具简化工序、降低成本的优势，有望加速PSCs的产业化进程。