西湖大学等发现钙钛矿光伏器件的稳定性限制异质界面

　　光电器件由不同半导体材料之间形成的异质界面组成。接触半导体之间的相对能级对齐决定性地影响异质界面电荷注入和提取动力学。对于钙钛矿太阳能电池 (PSC)，顶部钙钛矿表面和电荷传输材料 (CTM) 之间的异质界面通常会进行缺陷钝化处理，以提高 PSC 的稳定性和性能。然而，这种表面处理也可能影响异质界面能量学。

　　2022年3月15日，加州大学洛杉矶分校杨阳，西湖大学王睿（西湖大学工学院助理教授，独立PI，1993年生）及韩国成均馆大学Jin-Wook Lee共同通讯在Nature 在线发表题为“Stability-limiting heterointerfaces of perovskite photovoltaics”的研究论文，该研究表明表面处理可能会引起负功函数偏移（即更多的 n 型），这会激活卤化物迁移以加剧 PSC 不稳定性。

　　因此，尽管表面钝化具有有益效果，但这种有害的副作用限制了以这些方式处理的 PSC 可获得的最大稳定性改进。这种有利和不利影响之间的权衡应指导通过表面处理提高 PSC 稳定性的进一步工作。

　　成分和晶体生长工程的进展使得制造具有最小体积陷阱密度的卤化物钙钛矿薄膜成为可能，这样缺陷主要位于表面。这推动了应用于顶部钙钛矿表面的缺陷钝化处理的发展。然而，这种处理也可以改变异质界面能量学，从而改变钙钛矿和顶部 CTM 之间的电荷载流子动力学。

实验观察的物理起源（图源自Nature ）

　　在这项工作中，探索了改变的异质界面能量学对载流子提取、陷阱钝化、电荷积累和离子迁移的影响。该研究表明负功函数变化（ΔW）在势阱中积累电荷，这降低了卤化物迁移活化能以限制 PSC 稳定性。

　　因此，尽管表面钝化具有有益效果，但这种有害的副作用限制了以这些方式处理的 PSC 可获得的最大稳定性改进。这种有利和不利影响之间的权衡应指导通过表面处理提高 PSC 稳定性的进一步工作。