薄志山&張文凱ACS：C??/C??高效電子傳輸層，助力鈣鈦礦電池性能躍升

發(fā)表時間：2025-12-09 10:00

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主要內(nèi)容

電子傳輸層（ETL）對提升反型鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的性能至關重要，但鈣鈦礦 / 電子傳輸層界面的電荷轉移（電子提取）過程精準調(diào)控卻鮮有突破。針對這一核心瓶頸，北京師范大學薄志山、張文凱與徐新軍教授團隊聯(lián)合長江師范學院姚闖研究員等人，提出一種構筑 C??/C??雙層電子傳輸層的界面工程新策略，成功實現(xiàn) PSC 界面電荷行為的高效調(diào)控，同步提升了反型 PSC 的電子提取效率與電荷傳輸動力學特性。

該雙層 ETL 采用功能分層協(xié)同設計，充分發(fā)揮 C??與 C??的互補優(yōu)勢：與鈣鈦礦活性層直接接觸的超薄 C??層，憑借更強的電子親和勢提升電子轉移驅(qū)動力，既顯著加速電子提取進程，又能有效鈍化界面缺陷、抑制離子遷移；上層的無定形 C??層則依托高電子遷移率構建高效電荷傳輸通道，不僅抑制空穴反向注入與界面復合，還可優(yōu)化橫向電荷分布。二者形成的協(xié)同效應，從根本上突破了傳統(tǒng)單層 ETL 電荷解離效率低、界面復合嚴重等關鍵技術局限。

器件綜合表征結果顯示，集成該雙層 ETL 的 PSC 光電轉換效率（PCE）從對照組單一 C??器件的 23.34%穩(wěn)步提升至 24.51%。通過瞬態(tài)吸收光譜、電致發(fā)光光譜等一系列光譜表征技術，進一步驗證了該策略可有效抑制非輻射復合損耗，顯著改善電荷分離與傳輸動力學特性。此外，真空熱蒸發(fā)制備工藝保障了薄膜優(yōu)異的均勻性與批次重復性，為該技術從實驗室走向規(guī)模化生產(chǎn)筑牢了工藝基礎。

該功能分層協(xié)同策略不僅為反型 PSC 提供了全新的界面工程方案，還可拓展至有機光伏、光探測器等其他光電器件體系，助力高效光伏技術的實際應用發(fā)展，為高性能鈣鈦礦光伏技術的產(chǎn)業(yè)化進程奠定了重要基礎。