534-17-8 / 碳酸銫擴(kuò)散后彎曲鈣鈦礦能帶-被忽視的界面現(xiàn)象

有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料是目前太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的明星材料，以其為光吸收層制備的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率目前已達(dá)到24.2%，具有極為光明的發(fā)展前景。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的一般結(jié)構(gòu)為：電極/電荷提取層/鈣鈦礦(Perovskite)/電荷提取層/電極的三明治結(jié)構(gòu)。有大量研究表明通過(guò)界面修飾來(lái)調(diào)節(jié)鈣鈦礦/電荷提取層或電荷提取層/電極界面的能級(jí)匹配可以實(shí)現(xiàn)更為有效的光生載流子的收集從而提高器件性能。當(dāng)前的工作中研究者更多關(guān)注修飾層對(duì)與其直接接觸的功能層的修飾作用，甚少考慮修飾層對(duì)結(jié)構(gòu)上未與其直接接觸的功能層的影響。例如，在電荷提取層和電極之間加入修飾層則不會(huì)考慮修飾層對(duì)相隔了電荷提取層的鈣鈦礦層的影響。這在通常情況下是沒(méi)有問(wèn)題的，然而在某些情況下修飾層不僅會(huì)影響與其直接接觸的部分，也會(huì)影響未與其直接接觸的部分。

最近，西南大學(xué)材料與能源學(xué)院宋群梁課題組在研究p-i-n型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中碳酸銫（Cs2CO3）修飾電子傳輸層PCBM作用機(jī)理的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在該結(jié)構(gòu)中Cs2CO3起作用的原因并不是由于Cs2CO3改變了PCBM與Ag的接觸，而是通過(guò)與鈣鈦礦層形成偶極子提升了器件中電子的提取能力從而實(shí)現(xiàn)性能的提高。該研究通過(guò)XPS測(cè)試并逐層刻蝕的辦法證實(shí)了Cs2CO3在PCBM中的擴(kuò)散，以及擴(kuò)散后的Cs2CO3與鈣鈦礦的接觸。Cs2CO3與鈣鈦礦接觸形成了偶極子并使鈣鈦礦產(chǎn)生了能級(jí)彎曲，該能級(jí)彎曲也被UPS測(cè)試所證實(shí)。這一研究揭示了一種現(xiàn)象——即使在結(jié)構(gòu)上并不接觸的膜層之間也可能存在相互影響。該工作提出了一種新的思路解釋鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的界面修飾，對(duì)接下來(lái)的界面修飾工作的開(kāi)展與解釋具有重要意義。