张懿强：全光谱连续辐照下高效率光稳定钙钛矿太阳能电池

jidianqi

2009年以来，有机-无机杂化钙钛矿材料作为活性层的太阳电池得到了极大发展，光电转换效率已经突破23.3%，达到了多晶硅电池水平。鉴于TiO2具有合适的能级、无毒、低成本制作的特点，因此作为电子传输层在钙钛矿太阳电池中得到广泛应用，尤其是基于低温制备TiO2的简易平面异质结钙钛矿电池受到越来越多的关注。

1）低温制备的本征TiO2电子迁移率低，表面缺陷多，容易在钙钛矿/TiO2界面附近产生电荷积聚；

2）本征TiO2的紫外光敏特性，容易造成钙钛矿薄膜的分解，降低器件的全光谱辐照稳定性。

有鉴于此，郑州大学张懿强教授与中国科学院化学研究所宋延林研究员课题组合作，发展了一种多巴胺交联的二氧化钛/钙钛矿薄膜，实现了全光谱连续辐照下高效率光稳定钙钛矿太阳能电池。

在低温生长TiO2的前驱体溶液中，研究人员引入多巴胺交联剂，形成原位钝化的TiO2电子传输层，进一步通过螯合作用增强与钙钛矿活性层的界面结合。研究表明：多巴胺交联剂的引入可以显著降低TiO2的氧空位，抑制深能级缺陷态的形成。此外，多巴胺的末端氨基还可以钝化钙钛矿/TiO2界面上的未配位Pb离子，减少Pb-I/Br反位缺陷。多巴胺作为一种界面交联剂，不仅能够降低TiO2/钙钛矿界面的电荷积累和电荷复合速率，而且能提高TiO2/钙钛矿界面的电荷提取效率。相应的Cs0.05FA0.81MA0.14PbI2.55Br0.45钙钛矿太阳电池实现了接近21%的效率。此外，在氮气氛围中经过1200小时的连续光照下，未封装器件仍保持其初始效率的80％。

该工作得到中国国家自然科学基金（21401167），中国博士后基金（2013M540573），河南省科技厅基础与前沿技术研究计划项目（142300410031.0）和河南省教育厅科技研究重点项目（14A510001）的支持。