西南石大劉興翀組ACS：PSC中通過電子傳輸層改性增強(qiáng)晶格氧及優(yōu)化能帶排列以降低遲滯效應(yīng)

二氧化錫（SnO2）電子傳輸層（ETL）的形態(tài)對鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的性能具有至關(guān)重要的影響。然而，其表面不平整和孔隙的存在導(dǎo)致界面缺陷增多、遲滯現(xiàn)象加劇以及整體性能下降。為了克服這些難題，西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院李海敏教授、劉興翀教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊創(chuàng)新性地引入了分子修飾4-guanidinobenzoic acid methanesulfonate（GAMSA），在SnO2/鈣鈦礦的埋藏界面上構(gòu)建了一座分子橋。

通過X射線光電子能譜（XPS）的深入分析，他們發(fā)現(xiàn)GAMSA修飾顯著提升了晶格氧（OL）與吸附氧（OV）的比例，從1.35躍升至2.34，這一變化有效地減少了SnO2中的Sn4+和氧空位缺陷。同時，ETL的導(dǎo)帶*小值也從-4.33電子伏特提升至-4.07電子伏特，顯著增強(qiáng)了電子的傳輸效率。

實驗數(shù)據(jù)表明，采用這種修飾方法的優(yōu)化器件效率高達(dá)22.42%，遠(yuǎn)超對照表中的20.13%。更令人欣喜的是，遲滯指數(shù)也大幅下降，從14.35%銳減至3.27%。此外，優(yōu)化后的器件在室溫氮氣氛圍中避光保存2000小時后，仍能維持87%的初始效率，展現(xiàn)出了**的長期穩(wěn)定性。

這一成果的取得得益于GAMSA的多功能性。其羧基與SnO2之間的靜電耦合作用有效地抑制了ETL表面的氧空位，降低了載流子復(fù)合的概率；而GAMSA則與未配位的Pb2+相互作用，不僅增強(qiáng)了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還提高了結(jié)晶度，減少了埋藏界面的缺陷。此外，GAMSA作為添加劑還顯著優(yōu)化了器件的能級排列，進(jìn)一步提升了載流子的傳輸能力。

綜上所述，通過將多功能性的GAMSA預(yù)埋入SnO2電子傳輸層中，成功地探索出了一種簡單而有效的方法來提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和運行穩(wěn)定性。這一策略不僅為ETL界面修飾提供了新的視角和思路，也為推動高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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