中国人民大学张建平、慕成教授和林智超博士等将透明导电基底FTO的F元素和ITO的In元素相结合，采用InF3修饰SnO2电子传输层（electron transport layer，ETL），从而提高了钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells，PSCs）的光吸收和利用效率、优化了ETL层的能级、增强了界面电荷提取、抑制了界面电荷复合，进而使器件开路电压（open-circuit voltage，Voc）和填充因子（fill factor，FF）得到了显著提高。InF3修饰PSC器件的光电转换效率（photoelectric conversion efficiency，PCE）达到21.39%，显著高于未经修饰的情况（19.62%）。
图1. 采用FTO的氟和ITO的铟共同修饰SnO2 ETL。 积极开展清洁、可再生能源的相关科学研究，是实现社会可持续发展的必由之路。钙钛矿太阳能电池具有生产成本低、制备工艺简单、光电转换效率高等优点，在过去10年时间，其PCE从3.8％快速提升至25.5％，成为最具潜力的新型光伏器件。在PSC中，ETL发挥着不可或缺的作用，其作用是传输电子，并对空穴进行阻挡。在正置结构的PSC中，ETL作为钙钛矿薄膜的生长基底，对其形貌和结晶度起着至关重要的影响。通过对ETL进行修饰，可以改善钙钛矿薄膜的形貌，进而提高PSC性能。 图2. InF3修饰SnO2 ETL以促进界面处电荷转移，并优化能级排列。 这项工作使用了InF3对SnO2 ETL进行修饰，改善了ETL与钙钛矿层之间的界面接触，提高了钙钛矿薄膜的形貌和结晶度，同时增强了载流子迁移率，并显著抑制了电荷载流子复合。 图3. 沉积在（a）未修饰SnO2 和（b）InF3-SnO2 ETL上的钙钛矿薄膜的SEM图像。基于（c）未修饰SnO2 和（d）InF3-SnO2 ETL的器件的横截面SEM图像。 与未经修饰的PSCs相比，经过InF3修饰的器件的PCE得到了显著提升。其开路电压（Voc）接近1.150 V，填充因子（FF）高达0.807，最佳PCE值达到21.39%。 图4. InF3修饰前后器件的J-V和EQE性能测试。 综上，这项工作为钙钛矿太阳能电池制备提供了一种简单有效的策略。采用InF3修饰SnO2 ETL有助于优化能级排列，改善光吸收和利用，增强界面载流子提取，抑制界面载流子复合，从而提升电池器件的整体性能。 论文信息： Electron Transport Assisted by Transparent Conductive Oxide Elements in Perovskite Solar Cells Dr. Wenqi Zhang, Dr. Zhichao Lin, Dr. Qingbin Cai, Dr. Xiangning Xu, Hongye Dong, Prof. Cheng Mu, and Prof. Jian-Ping Zhang 文章第一作者为博士研究生张文琪 ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202102002
