华侨大学田成波副教授与魏展画教授，AFM观点：高富勒烯衍生物助力实现高效钙钛矿太阳能电池

第一作者：宋沛泉 侯恩龙

通讯作者：田成波*，魏展画*

单位：华侨大学

钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其制造成本低、效率高受到了广泛关注。降低PSC界面和体相的缺陷浓度，抑制PSC内部的离子迁移是获得高效稳定光伏器件的关键。本文设计并合成了一种含多氟官能团的C ₇₀ -卟啉高富勒烯分子（F ₇₀ PD），将其引入SnO ₂ /钙钛矿层的埋藏界面，调控PbI ₂ 模板（001）晶面的择优取向生长，获得高质量钙钛矿薄膜。F ₇₀ PD的引入促进了界面电荷传输，降低了埋底界面缺陷，并且抑制了PSC内部的离子迁移。最终获得了24.09%的冠军器件并且F ₇₀ PD器件的工况稳定性显著提升。该工作为优化钙钛矿埋底界面和钙钛矿结晶取向提供了新的材料设计思路。

近日， 华侨大学田成波副教授与魏展画教授 ，在国际知名期刊 Advanced Functional Materials 上发表题为“ Regulating Orientational Crystallization and Buried Interface for Efficient Perovskite Solar Cells Enabled by a Multi-Fluorine-Containing Higher Fullerene Derivative ”的研究文章。该研究工作在钙钛矿太阳能电池（PSC）埋底界面引入了含多氟官能团的高富勒烯分子，改善了SnO ₂ /钙钛矿埋底界面，提高了PSC的效率和工况稳定性。

(1) F ₇₀ PD官能团上的氟与配位不饱和的Sn ⁴⁺ 相互作用，钝化了SnO ₂ 薄膜的表面缺陷，并且促进了富勒烯分子在SnO ₂ 层上有序的自组装。同时，F ₇₀ PD降低了PbI ₂ 前驱体溶剂分子(DMF和DMSO)与SnO ₂ 的表面结合能，从而有效诱导了PbI ₂ 薄膜的定向生长，提高了后续钙钛矿的薄膜质量。

F ₇₀ PD对SnO ₂ /钙钛矿埋底界面具有良好的缺陷钝化效果，使得PSC的缺陷态密度显著下降。并且相对于其他绝缘性的界面材料，F ₇₀ PD富勒烯分子具有良好的导电性和更高的电子迁移率。基于F ₇₀ PD制备的器件具有更好的能级排列，有效地促进了界面电荷的提取。因此器件性能显著提升，其中F ₇₀ PD制备所得的最优器件效率达到24.09%。

F ₇₀ PD的引入抑制了钙钛矿薄膜的离子迁移现象，使得器件的稳定性显著提升。最终相对于控制组（T ₈₀ =96 h），基于F ₇₀ PD的器件在最大功率点连续光照工作的条件下，T ₈₀ 寿命提高至1620 h展现出良好的工况稳定性。

Regulating Orientational Crystallization and Buried Interface for Efficient Perovskite Solar Cells Enabled by a Multi-Fluorine-Containing Higher Fullerene Derivative