拉链式互穿原子薄界面中的应变诱导金属化与缺陷抑制实现高效卤化物钙钛矿太阳能电池
材料科学
2020-12-18 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
卤化物钙钛矿光吸收体在光伏方面具有诸多优势，例如高效的太阳能吸收，但其与电子传输层（ETL）界面处的电荷积累与复合仍是实现其全部潜力的一个主要挑战。在此，我们报道了通过在ETL表面进行PbO封盖，在Pb基卤化物钙钛矿光吸收体与氧化物ETL之间实验实现拉链式互穿界面，该界面产生原子级薄的二维金属层，可显著增强钙钛矿/ETL电荷抽取过程。作为新兴二维界面金属性的原子尺度起源，对代表性MAPbI/TiO界面进行的第一性原理计算确定了由同时形成的拉伸I取代Pb键（从而桥接MAPbI与TiO的Pb-I-Pb键）与收缩取代Pb-O键所引起的界面应变。我们提供了界面金属态存在的直接与间接实验证据，并强调了应变互穿钙钛矿/ETL界面非传统的缺陷钝化特性。实验证明PbO封盖方法普遍适用于其他ETL材料包括ZnO和SrTiO，且拉链式互穿金属界面使电荷抽取速率提高约两倍。最后，就光伏效率而言，我们观察到火山型行为，在单层水平PbO封盖时达到最高性能。此处建立的方法或可被证明是实现高性能钙钛矿太阳能电池的一种通用界面工程途径。
引用
@article{arxiv.2012.09752,
title = {Strain-induced metallization and defect suppression at zipper-like interdigitated atomically thin interfaces enabling high-efficiency halide perovskite solar cells},
author = {Nikolai Tsvetkov and Byeong Cheul Moon and Jeung Ku Kang and Muhammad Ejaz Khan and Yong-Hoon Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.09752},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 6 figures