近日，上科大物质学院陈刚课题组在无甲胺钙钛矿太阳能电池的界面调控和机理研究方面再次取得重要进展。他们通过使用烷基胺盐对三维钙钛矿薄膜表面进行后处理，获得高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池；同时利用同步辐射掠入射X射线衍射技术深入研究表面后处理形成界面层的成分和结构，进一步研究界面调控与器件性能之间的相互联系。
目前，该成果以Interfacial Structure and Composition Managements for High-Performance Methylammonium-Free Perovskite Solar Cells为题，发表于国际知名学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。
近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率进一步提升至25%以上。高性能钙钛矿太阳能电池中一般含有甲脒和甲胺等有机阳离子，然而甲胺遇热易分解的特性导致其热稳定性远达不到商业化标准；此外钙钛矿/电荷传输层界面存在的大量缺陷态进一步制约了钙钛矿太阳能电池的发展。
针对这一系列重要问题，陈刚团队的科研人员选用烷基胺盐（丙胺氢碘酸盐或1,3-二胺基丙烷二氢碘酸盐）对三维无甲胺钙钛矿薄膜表面进行后处理，在钙钛矿和电荷传输层之间构筑界面层，提升无甲胺钙钛矿太阳能电池的光伏性能。利用同步辐射掠入射X射线衍射、紫外光电子能谱、紫外-可见吸收光谱以及荧光光谱等技术，全面研究界面层的结构和组成，并从缺陷钝化效果、能级匹配和薄膜疏水性等方面探讨界面层的结构和组成与器件性能的关系。这项工作将同步辐射技术应用于功能材料研究，为实现高效稳定钙钛矿太阳能电池的制备提供了理论和实验指导。
图 | 通过构筑两种类型界面层来提高无甲胺钙钛矿太阳能电池性能的基本机制示意图
物质学院2017级硕士研究生黎顺德为文章第一作者，陈刚为通讯作者，上海科技大学为唯一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、上海市科委、上科大启动经费及上海光源的大力支持。
