武大台启东课题组 Small：有机小分子功能化ZnO中间层用于制备高性能低温碳基CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池
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体缺陷和界面能级失配造成的电荷复合阻碍了碳基无机钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的提高。为此，该研究选择乙二胺四乙酸（ EDTA ）及其衍生物（ EDTA-Na 和 EDTA-K ）有机小分子功能化的 ZnO 中间层修饰 SnO 2 /CsPbI 2 Br 界面，以提高碳基 CsPbI 2 Br 钙钛矿太阳能电池的光伏性能。该方法可以同时钝化 ZnO 和钙钛矿薄膜缺陷，调整界面能级排列，释放界面张应力，从而改善界面接触，抑制离子迁移，减少电荷复合，最终促进电子的提取和传输。优化器件获得了最高 13.94% 的效率和较好的长期稳定性。
本文要点：
图 1. 有机小分子静电势分布与 偶极矩，利用不同偶极矩调整 ZnO 的功数。
图 2. 电池制备过程及有机小分子作用机理示意图 。一方面， Na + 和 K + 通过占据 Zn 反位间隙或者氧空位来钝化 ZnO 缺陷；另一方面，羧基与未配位的 Zn 2+ 和 Pb 2+ 相互作用来钝化埋底界面缺陷。此外，具有不同偶极矩的有机小分子有望在底部界面形成界面偶极子来调整界面能级排列。
图 3. XPS 和 FTIR 测试表明，有机小分子与 ZnO 之间存在相互作用，可以钝化氧缺陷。
图 4. 有机小分子的引入使得 ZnO 的粗糙度和接触角降低，这有利于后续钙钛矿薄膜的成核与结晶。
图 5. 有机小分子没有降低 ZnO 薄膜的透过率，但是增加了 ZnO 的电导率和电子迁移率，同时改善了界面能级排列。
图 6. 有机小分子 功能化的 ZnO 作为基底，提高了钙钛矿薄膜的质量，释放了底部界面应变，进而促进了电子的提取和传输。
图 7. 有机小分子的引入，有效提高了电池的效率和重复性，并且降低了器件的迟滞效应。
图 8. 有机小分子的引入，抑制了 δ-CsPbI 2 Br 的形成，并且提高了电池的湿、热以及紫外光照稳定性。
论文第一署名单位是武汉大学工业科学研究院， 2021 级博士研究生张丹为第一作者，台启东研究员为唯一通讯作者。 上述工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的支持。
课题组主页： https://www.x-mol.com/groups/qdtai
原文链接
https://doi.org/10.100 2/smll.202205604
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