聚合物界面工程构筑高稳定性CsPbBr3钙钛矿太阳能电池：缺陷钝化与能级调控协同增效

本文推荐一种基于聚乙二醇（PEG）界面修饰的创新策略，通过构建CsPbBr3/PEG/C三明治结构，同步实现钙钛矿吸收层（PAL）缺陷钝化与能级匹配优化。研究证实PEG的C=O孤对电子与Pb2+空轨道配位可抑制非辐射复合，其亲水性还能阻隔水汽侵蚀，最终使无空穴传输层（HTL）器件的光电转换效率（PCE）从8.34%提升至10.07%，未封装器件在空气中30天保持93%初始效率。

　　

Highlight

本研究开创性地在CsPbBr₃钙钛矿吸收层（PAL）与碳电极之间插入聚乙二醇（PEG）界面层，犹如在电池内部搭建了一座"分子桥梁"。PEG不仅通过C=O基团与Pb²⁺的配位作用"缝合"了钙钛矿表面的原子级缺陷，还巧妙调节了能级梯度，让光生空穴像坐滑梯一样顺畅地流向电极。

Results and Discussion

晶体生长调控大师

当PEG溶液浓度达到1.0 mg?mL^-1时，它就像一位技艺精湛的晶体园艺师，引导CsPbBr₃薄膜长出尺寸更大、排列更整齐的晶粒。扫描电镜显示，修饰后的薄膜表面坑坑洼洼的"月球表面"变成了平整的"大理石地板"，这种结构使电荷传输阻力降低35%。

缺陷钝化魔术师

X射线光电子能谱捕捉到PEG中氧原子的孤对电子"跳进"Pb²⁺的空轨道，形成稳定的配位键。这种分子级别的"握手"使界面缺陷密度下降42%，就像给躁动的电子们戴上了降噪耳机，非辐射复合损失显著减少。

Conclusion

PEG界面层展现出"一石三鸟"的神奇效果：既是晶体生长的导演，又是缺陷修复的医生，还是能级排列的工程师。经过它修饰的器件，PCE突破10%大关，在潮湿环境中展现出媲美沙漠植物的抗旱能力，为无HTL钙钛矿电池的商业化铺平道路。