刘生忠：EDTA-SnO2作为电子传输层刷新平面钙钛矿电池效率纪录

xiangzhi

有机-无机杂化钙钛矿由于其优异的光电特性、成本低廉、制备工艺简单、能带连续可调等一系列优势受到了研究者的广泛关注。尤其在太阳能电池领域，短短几年内，钙钛矿电池光电转换效率已经达到23.3%。相比介孔结构的钙钛矿电池，目前平面结构钙钛矿电池的效率依旧偏低，且器件存在明显的迟滞。选择与钙钛矿能级匹配且具有高电子迁移率的电子传输层材料至关重要。SnO2相比于传统TiO2电子传输层材料，电子迁移率较高，能级与钙钛矿更匹配，可有效替代TiO2作为钙钛矿电池的电子传输层。在该研究中，作者采用EDTA与SnO2的络合物作为平面钙钛矿电池的电子传输层，最终得到的器件光电转换效率高达21.60%，且无明显迟滞。

近日，陕西师范大学杨栋研究员、刘生忠教授和弗吉尼亚理工大学Shashank Priya教授等人采用EDTA和SnO2的络合物（E-SnO2）作为平面钙钛矿电池的电子传输层，器件光电转换效率高达21.60%，美国Newport权威机构认证效率为21.52%，为目前已知平面钙钛矿电池效率之最。同时器件稳定性也有了极大改善。此外，因E-SnO2可低温制备的优势，将其应用于柔性钙钛矿电池中，器件效率最高为18.28%。研究表明由于钙钛矿层与电子传输层界面处电荷积累的消除，钙钛矿电池器件均无明显迟滞。相关成果以题为“High efficiency planar-type perovskite solar cells with negligible hysteresis using EDTA-complexed SnO2”发表在Nat. Commun. 上。

研究人员使用E-SnO2作为平面钙钛矿电池的电子传输层，显著改善了钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和结晶性，使得器件光电转换效率及稳定性都有了极大提高。此外，将E-SnO2应用于柔性钙钛矿电池中，器件效率最高可达18.28%。研究表明E-SnO2作为电子传输层，加快了电子的提取，有效抑制了界面处的电荷累积，进而避免了器件迟滞。该工作为研究制备高性能电子传输层提供了新的思路和方法，有力推动了钙钛矿光伏的发展。

文献链接: High efficiency planar-type perovskite solar cells with negligible hysteresis using EDTA-complexed SnO2（Nat. Commun. 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-05760-x）