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本研究针对倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）中存在的界面缺陷和空穴传输层（HTL）与钙钛矿层之间接触不良的问题，提出了使用叶绿素铜钠（SCC）作为HTL/钙钛矿界面的改性剂。
SCC的亲水性羧酸基团增强了聚三芳胺（PTAA）薄膜的润湿性，有利于高质量钙钛矿薄膜的形成。同时，SCC能够与未配位的Pb
2+
相互作用，通过钝化钙钛矿薄膜的埋底界面缺陷，从而提高器件的性能。
结果表明，基于MAPbI
3
的倒置PSCs在SCC改性后，其功率转换效率（PCE）从20.58%提升至22.37%，基于FAPbI
3
的器件从21.54%提升至24.06%。此外，这些器件在空气和光照下展现出优异的稳定性。该工作表明，天然叶绿素衍生物是提高高性能倒置PSCs埋底界面的有前景的候选材料。
图1展示了
叶绿素铜钠（SCC）的分子结构、倒置PSCs的器件结构以及SCC在PTAA/钙钛矿界面的功能示意图；PTAA/SCC薄膜的X射线光电子能谱（XPS）分析结果；PTAA表面有无SCC改性时的水接触角测试结果；PTAA和PTAA/SCC薄膜的能级示意图。
图2展示了PTAA/SCC/钙钛矿样品中Pb 4f的XPS光谱；SCC与PbI
2
混合物的傅里叶变换红外光谱（FTIR）；不同SCC浓度下钙钛矿薄膜的X射线衍射（XRD）图谱、微观应变分析以及三维空间中钙钛矿晶体生长的准原位广角X射线散射（GIWAXS）结果。
图3为PTAA/钙钛矿和PTAA/SCC/钙钛矿薄膜的扫描电子显微镜（SEM）表面和横截面图像；SCC处理前后钙钛矿样品表面的原子力显微镜（AFM）、开尔文探针力显微镜（KPFM）和接触电势差（CPD）分布图结果。
图4展示了PTAA/钙钛矿和PTAA/SCC/钙钛矿薄膜的光致发光（PL）光谱、时间分辨光致发光（TRPL）光谱以及共聚焦PL映射和寿命结果。
本研究通过使用天然产物
叶绿素铜钠（SCC）作为界面改性剂，显著提升了倒置钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。SCC的引入不仅提高了PTAA层的亲水性，促进了高质量钙钛矿薄膜的形成，还通过与未配位的Pb
2+
的相互作用有效钝化了钙钛矿层的界面缺陷。
实验数据表明，基于FAPbI
3
的器件经过SCC改性后，功率转换效率从21.54%提升至24.06%，显示出了显著的性能提升。此外，经过SCC改性的器件在长期稳定性测试中也表现出色，维持了93%的初始效率。
这些结果表明，利用天然产物作为界面改性剂是一种有效的方法，可以显著提升倒置钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性，为未来的太阳能电池研究和应用提供了新的视角和策略。
标题：Enhancing Performances of Inverted Perovskite Solar Cells by Modifying the Buried Interface with Sodium Copper Chlorophyllin
DOI：10.1016/j.nanoen.2024.109616
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