華科大韓宏偉JEC：超薄ZrO?界面層賦能！可印刷p-MPSCs性能躍升，引領能源新變革！

發表時間：2025-06-18 14:19

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主要內容

在鈣鈦礦太陽能電池的研究中，調節電子傳輸層（ETL）與鈣鈦礦之間的界面特性以*小化界面復合，是實現高效且穩定電池性能的核心關鍵。華中科技大學韓宏偉教授和梅安意教授帶領其科研團隊，針對這一關鍵問題展開深入研究，并取得了突破性成果。

研究團隊創新性地采用在正丁醇鋯溶液中進行化學浴沉積的方法，在介孔二氧化鈦（TiO?）電子傳輸層的內表面成功引入了一層超薄的氧化鋯（ZrO?）絕緣界面層。這一獨特的界面修飾策略，顯著改變了可印刷無空穴傳輸層介觀鈣鈦礦太陽能電池（p-MPSCs）中TiO?與鈣鈦礦之間的界面性質。

這層超薄的ZrO?絕緣界面層發揮了多重關鍵作用。一方面，它能夠有效填補界面缺陷，抑制界面非輻射復合，減少載流子在界面處的損失；另一方面，它提高了介孔TiO?電子傳輸層的潤濕性，為鈣鈦礦在介孔支架內的均勻結晶提供了有利條件。然而，器件性能與界面層厚度之間存在著緊密的依賴關系。雖然增加界面層厚度能夠在一定程度上提高開路電壓，但過厚的界面層會對短路電流密度和填充因子產生不利影響，進而降低電池的整體性能。

經過對ZrO?界面層厚度的系統優化，p-MPSCs的光電轉換效率顯著提升至19.9%。超薄ZrO?的共形沉積，如同在TiO?與鈣鈦礦之間構建了一道“高效屏障”，不僅有效隔離了二者，還進一步抑制了界面非輻射復合。此外，ZrO?的修飾還增強了介孔TiO?層的潤濕性，促進了Cs?.??MA?.??FA?.?PbI?.??Br?.??鈣鈦礦在介孔支架內的充分填充和高質量結晶，加強了鈣鈦礦與TiO?納米晶之間的緊密界面接觸。這些改進共同作用，促進了高效的載流子提取，并有效抑制了非輻射復合，*終使p-MPSCs實現了19.9%的**光電轉換效率（PCE）和約70毫伏的開路電壓（Voc）提升。

本研究為開發用于制備高性能p-MPSCs的絕緣無機寬帶隙界面層提供了**價值的理論依據和實踐指導，有望推動鈣鈦礦太陽能電池技術向更高效率、更穩定性能的方向發展。