滷化物鈣鈦礦由於其優異的光電特性,成本低廉,製備工藝簡單,能帶連續可調等一系列優勢,受到了研究者的廣泛關注。尤其在太陽能電池領域,有機—無機雜化鈣鈦礦電池的光電轉換效率已經達到22.7%,超過了商業化的晶矽太陽能電池。然而,多晶鈣鈦礦薄膜不可避免地會在晶界處產生難以控制的陷阱缺陷,捕獲電子和空穴,進而嚴重影響器件的效率、可重複性和穩定性,限制鈣鈦礦電池的進一步發展。為了降低缺陷密度,一系列提高薄膜質量的方法如溶劑工程,引入添加劑等已經被嘗試,但是由於鈣鈦礦對於製備環境微小變化的敏感性,控制鈣鈦礦中的陷阱缺陷密度依舊是很大的挑戰。此外,對光生載流子施加一強電場,有效促使載流子到達對電極有望克服這一問題,因此尋找一種提高鈣鈦礦層中內建電場,進而有效提取光生載流子的方法至關重要。
近日,韓國GIST(光州科學技術院)Kwanghee Lee等人通過在陽極引入p-PFP-O作為空穴提取層,在陰極引入PFN作為電子提取層,在界面處形成強電偶極,設計了ITO/p-PFP-O/PTAA/perovskite/PC61BM/PFN/Al 結構的平面型鈣鈦礦電池,提高鈣鈦礦層內建電場,降低器件中載流子非輻射複合損失,進而顯著提高電池的效率和可重複性,光電轉換效率最高達19.4%,平均效率18.0%,高於傳統載流子提取層(PEDOT:PSS和TiOx)組裝的電池。相關成果以題為「Introducing paired electric dipole layers for efficient and reproducible perovskite solar cells」發表在Energy Environ. Sci.上。