钙钛矿电池的科技前沿性（钙钛矿电池稳定性与异质界面）

钙钛矿电池的科技前沿性（钙钛矿电池稳定性与异质界面）卤化物钙钛矿薄膜的研发，得益于材料物质化学组成和晶体生长工程的飞速进展，使得制造最小体阱密度成为可能，这些晶体缺陷主要位于材料表面。从而有力地推动了钙钛矿缺陷的表面钝化处理工艺。然而，这种钝化处理，也同时改变异质界面能量学，从而改变钙钛矿和表面和电荷传输材料CTM之间的电荷载流子动力学。图4| 实验观测的物理起源。图1|钙钛矿表面和异质界面动力学。图2| 电荷载流子动力学、性能和光稳定性。图3| 卤化物钙钛矿钝化样品STEM和EDX表征分析。

光电器件Optoelectronic devices，是由不同半导体材料之间形成的异质界面heterointerfaces组成。接触半导体之间的相对能级排列，决定性地影响异质界面电荷注入和提取动力学。对于钙钛矿太阳能电池 perovskite solar cells(PSC)，顶部钙钛矿表面和电荷传输材料charge-transporting material (CTM)之间的异质界面，通常进行缺陷钝化处理，以提高钙钛矿太阳能电池PSC的稳定性和性能。然而，这种表面处理也会影响异质界面的能量。

近日，美国 加州大学洛杉矶分校Yang Yang团队Shaun Tan一作，中国 西湖大学 王睿团队，成均馆大学Jin-Wook Lee等，在Nature上发文，报道发现表面处理可能会导致负的功函数偏移(即更多n型)，这会激活卤化物迁移，从而加剧钙钛矿太阳能电池 PSC不稳定性。因此，尽管表面钝化具有有益效果，但这种副作用限制了PSC最大稳定性。在这种有利和不利影响之间的权衡，有望指导表面处理工艺，以提高钙钛矿太阳能电池PSC稳定性。

Stability-limiting heterointerfaces of perovskite photovoltaics.

钙钛矿光伏材料的稳定性限制异质界面。

图1|钙钛矿表面和异质界面动力学。

图2| 电荷载流子动力学、性能和光稳定性。

图3| 卤化物钙钛矿钝化样品STEM和EDX表征分析。

图4| 实验观测的物理起源。

卤化物钙钛矿薄膜的研发，得益于材料物质化学组成和晶体生长工程的飞速进展，使得制造最小体阱密度成为可能，这些晶体缺陷主要位于材料表面。从而有力地推动了钙钛矿缺陷的表面钝化处理工艺。然而，这种钝化处理，也同时改变异质界面能量学，从而改变钙钛矿和表面和电荷传输材料CTM之间的电荷载流子动力学。

该项研究，通过变化异质界面能量学，探究了晶格内部的载流子提取、势阱钝化、电荷积累和离子迁移影响。研究发现，功函数负变化（ΔW）在势阱中积累电荷，这降低了卤化物迁移活化能，从而限制了钙钛矿太阳能电池PSC的稳定性。负功函数ΔW等效地描述为异质界面处的负真空水平变化（ΔEvac），此后，ΔW和ΔEvac可互换使用。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04604-5

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04604-5

本文译自Nature。