华南农业大学潘振晓AFM:预成核化学浴沉积法制备高性能、高重复性的SnO₂电子传输层用于钙钛矿太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-08-27 10:35:40

二氧化锡(SnO₂)电子传输层(ETL)因其优异的光电性能已成为钙钛矿太阳能电池(PSCs)中最常用的ETL之一。化学浴沉积(CBD)是制备SnO₂ ETL的常用方法,但其主要挑战在于重复性差。阐明CBD过程中影响SnO₂生长的关键机制对于构建高质量、高重复性的SnO₂ ETL至关重要。

本研究华南农业大学潘振晓等人指出,SnO₂ ETL性能和重复性的内在限制源于均相成核和异相成核路径的竞争共存。为解决这一问题,我们提出了一种预成核策略,实现单一异相成核驱动的SnO₂沉积。该策略通过使用已经完成均相成核的预成核前驱体溶液来沉积SnO₂ ETL。所得ETL具有超薄共形性、高表面覆盖率、均匀厚度和降低的缺陷态密度。该策略不仅提升了器件性能,还显著提高了工艺重复性。

最终,无空穴传输层的碳基钙钛矿太阳能电池实现了21%的纪录效率,并在连续最大功率点运行1600小时后仍保持98%的初始效率。

文章亮点:

提出预成核策略:通过预成核前驱体溶液抑制均相成核,实现单一异相成核主导的SnO₂沉积,显著提升薄膜均匀性和覆盖度。

提升器件性能与重复性:P-CBD法制备的SnO₂ ETL具有低缺陷密度和高结晶质量,使碳基钙钛矿电池效率提升至21%,并大幅改善工艺重复性。

优异稳定性表现:器件在1600小时连续运行后仍保持98%的初始效率,显示出卓越的操作稳定性。



Y. Lin, J. Lin, H. Yan, et al. “ Pre-Nucleation Chemical Bath Deposition of High-Performance and Reproducible SnO2 Electron Transport Layer for Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e12725.

https://doi.org/10.1002/adfm.202512725


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