西湖大學等發現鈣鈦礦光伏器件的穩定性限制異質界面

　　光電器件由不同半導體材料之間形成的異質界面組成。接觸半導體之間的相對能級對齊決定性地影響異質界面電荷注入和提取動力學。對于鈣鈦礦太陽能電池 (PSC)，頂部鈣鈦礦表面和電荷傳輸材料 (CTM) 之間的異質界面通常會進行缺陷鈍化處理，以提高 PSC 的穩定性和性能。然而，這種表面處理也可能影響異質界面能量學。

　　2022年3月15日，加州大學洛杉磯分校楊陽，西湖大學王睿（西湖大學工學院助理教授，獨立PI，1993年生）及韓國成均館大學Jin-Wook Lee共同通訊在Nature 在線發表題為“Stability-limiting heterointerfaces of perovskite photovoltaics”的研究論文，該研究表明表面處理可能會引起負功函數偏移（即更多的 n 型），這會激活鹵化物遷移以加劇 PSC 不穩定性。

　　因此，盡管表面鈍化具有有益效果，但這種有害的副作用限制了以這些方式處理的 PSC 可獲得的最大穩定性改進。這種有利和不利影響之間的權衡應指導通過表面處理提高 PSC 穩定性的進一步工作。

　　成分和晶體生長工程的進展使得制造具有最小體積陷阱密度的鹵化物鈣鈦礦薄膜成為可能，這樣缺陷主要位于表面。這推動了應用于頂部鈣鈦礦表面的缺陷鈍化處理的發展。然而，這種處理也可以改變異質界面能量學，從而改變鈣鈦礦和頂部 CTM 之間的電荷載流子動力學。

實驗觀察的物理起源（圖源自Nature ）

　　在這項工作中，探索了改變的異質界面能量學對載流子提取、陷阱鈍化、電荷積累和離子遷移的影響。該研究表明負功函數變化（ΔW）在勢阱中積累電荷，這降低了鹵化物遷移活化能以限制 PSC 穩定性。

　　因此，盡管表面鈍化具有有益效果，但這種有害的副作用限制了以這些方式處理的 PSC 可獲得的最大穩定性改進。這種有利和不利影響之間的權衡應指導通過表面處理提高 PSC 穩定性的進一步工作。