钛基MOF衍生TiO2/C复合材料：高性能钙钛矿太阳能电池的电子传输层创新

（编辑推荐）本研究创新性地采用钛基金属有机框架（Ti-MOF）热解制备TiO2/C复合电子传输层（ETL），解决了传统TiO2导电性差、界面缺陷多的问题。该材料具有多孔结构（比表面积达89.5 m2 g-1）和优化的能级排列，使钙钛矿太阳能电池（PSC）获得17.6%的转换效率（PCE），Jsc达19.39 mA cm-2，为稳定高效PSC开发提供新策略。

　　

亮点

钛基MOF（Ti-MOF）衍生的TiO₂/C复合材料展现出三大优势：(1)独特的介孔结构（孔径~15 nm）促进钙钛矿渗透；(2)碳网络提升电导率（较纯TiO₂提高3个数量级）；(3)优化的导带位置（-4.2 eV）实现与钙钛矿层的完美能级匹配。

材料表征

通过XRD证实Ti-MOF前驱体在热解后完全转化为锐钛矿型TiO₂（特征峰位于25.3°和48.1°），拉曼光谱检测到明显的碳D/G带（1350/1580 cm^-1）。TEM显示纳米颗粒被导电碳层包裹，形成"葡萄串"状异质结构。

光伏性能

基于TiO₂/C的器件表现出卓越的电荷提取能力，电化学阻抗谱显示界面电阻降低62%。值得注意的是，碳组分有效钝化氧空位缺陷，使陷阱态密度降至8.7×10¹⁵ cm^-3，远低于对照组（2.3×10¹⁶ cm^-3）。

结论

这种"一石三鸟"的设计策略同时解决了ETL的导电性、界面接触和稳定性难题，老化测试表明器件在85°C/85%湿度下保持初始效率92%（500小时），为PSC商业化扫清关键障碍。