EES:有机-无机杂化钙钛矿与氧化物电子传输层界面的热不稳定性

NavyLIu

2022-10-05

有机-无机卤化物钙钛矿太阳电池（PSC）的热不稳定性是制约其商业化的重要因素之一。最近有报道称，在电子传输层（ETL）和钙钛矿层之间的界面进行修饰可以有效地提高高效PSC的长期热稳定性。然而，很少有研究揭示了ETL（如SnO₂或TiO₂）的微观结构对钙钛矿层在纳米级甚至原子级分辨率下的热降解路径的影响。鉴于此，北京工业大学隋曼龄团队对有机-无机杂化钙钛矿与氧化物电子传输层界面的热不稳定性进行了研究。

本文要点：

1)通过多种表征技术来检测，作者发现氧元素从SnO₂/TiO₂层扩散到有机-无机杂化钙钛矿（OIHP）层，同时伴随着MAPbI₃和FA_0.9Cs_0.1PbI₃薄膜的热分解。此外，SnO₂钙钛矿界面处钙钛矿层的优先热分解也被证实是导致PSC性能退化的主要因素。

2) 第一原理计算进一步阐明了SnO₂或TiO₂ ETL钙钛矿界面上的悬空键降低了氧空位形成能量。此外，氧扩散的低偏析能（SnO₂和TiO₂钙钛矿界面处分别为0.19–0.55 eV和0.26 eV）加速了氧元素从SnO₂或TiO₂转移到OIHP层，并促进了钙钛矿层中质子的转移。此外，基于O₂等离子体处理ETL SnO₂层的平面OIHP太阳能电池有效地提高了其光电性能和热稳定性，进一步证实了界面氧在调节PSC器件稳定性方面的重要作用。

参考文献：

Song Jingsi et.al Thermal Instability Originating from the Interface between Organic-Inorganic

Hybrid Perovskite and Oxide Electron Transport layers (2022)

DOI: 10.1039/D2EE02649J

DOI https://doi.org/10.1039/D2EE02649J