离子迁移诱导双界面偶极层提升钙钛矿太阳能电池性能
离子迁移诱导双界面偶极层提升钙钛矿太阳能电池性能
低激子结合能和良好的能级对齐是实现高效钙钛矿太阳能电池（PSCs）的关键。在本研究中，青岛科技大学Mingzhe Zhu和周忠敏等人引入四氟硼酸吡啶鎓（PyHBF₄）来有效调控钙钛矿与电荷传输层之间的界面，从而形成双界面偶极层。这种偶极层的形成加速了电子 - 空穴对的分离和载流子的提取。通过从头计算和密度泛函理论（DFT）计算，结合多种实验表征，研究揭示了 PyHBF₄中 BF₄⁻离子的迁移路径及其在钙钛矿层中的热力学偏好。
此外，顶部表面形成的次级化合物 PyHI 增强了与 Spiro-OMeTAD 的阳离子 -π 相互作用，并提高了钙钛矿薄膜的疏水性。最终，经过 PyHBF₄处理的 PSCs 实现了 24.93% 的冠军效率，并显著提升了热稳定性、湿度稳定性和操作稳定性。
文章亮点总结
双界面偶极层的形成：通过 BF₄⁻离子的迁移，在钙钛矿 / 电子传输层（ETL）和钙钛矿 / 空穴传输层（HTL）界面形成了双偶极层，显著加速了电子 - 空穴对的分离和载流子的提取。
激子结合能降低：双偶极层的引入降低了激子结合能，促进了激子解离，进一步提升了电池的光电转换效率。
稳定性提升：PyHBF₄处理后的 PSCs 在热稳定性、湿度稳定性和操作稳定性方面均表现出显著提升，为钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了有力支持。
Wenjuan Jiang, Cheng Peng, Haokun Jiang, Mingzhe Zhu, Zhongmin Zhou,
Ion-migration-induced dual interface dipoles for high-performance perovskite solar cells,
Matter,2025,102085,ISSN 2590-2385,
https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102085.
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238525001286)