2025年11月13日，西安工程大学杜斌&西安交通大学林越辛&西北工业大学宋霖团队于《Materials Horizons》发表研究论文。
研究针对 SnO₂基钙钛矿太阳能电池埋底界面缺陷制约效率与稳定性的问题，提出以 L-2 - 氨基 - 5 - 脲基戊酸（LAUA）为单分子桥的双界面缺陷协同调控策略，通过其多官能团与 SnO₂电子传输层及钙钛矿层的强相互作用，优化界面结构与能级匹配、提升结晶质量，最终实现器件光电转换效率与稳定性的同步提升。
背景问题：SnO₂基 PSCs 因高电子迁移率、适配能级等优势具应用潜力，但电子传输层与钙钛矿层的埋底界面易积累双重缺陷：SnO₂侧存在未配位 Sn⁴⁺、羟基（-OH）和氧空位（Ov），钙钛矿侧产生未配位 Pb²⁺、I⁻及残留 PbI₂。这些缺陷引发非辐射复合，导致器件效率、稳定性不足，而传统修饰策略多局限于单界面调控或增加工艺复杂度。
核心策略：LAUA 为含羧基（-COOH）、氨基（-NH₂）和脲基（-NH-CO-NH₂）的双向修饰剂，可通过多官能团与两侧界面形成强化学键，同步解决双界面缺陷。
工艺：在 SnO₂表面沉积 LAUA，构建 “SnO₂/LAUA/ 钙钛矿” 界面结构，无需复杂多组分修饰。
机制：羧基结合 SnO₂表面未配位 Sn⁴⁺和 - OH，优化界面形态与能级排列；氨基和脲基与钙钛矿中 Pb²⁺、I⁻相互作用，钝化缺陷、延缓结晶速率，减少 PbI₂残留与界面能级损失，加速载流子提取。
器件性能
结构：FTO/SnO₂/LAUA/PVK/spiro-OMeTAD/Ag。
效率：冠军器件反向扫描PCE达 26.21%，VOC=1.18 V，JSC=25.97 mA・cm⁻²，FF=85.51%，滞后指数从 0.041 降至 0.020。
稳定性：未封装器件在 20-30% 相对湿度、室温下储存 1800 小时保留 88% 初始效率；65℃氮气氛围下老化 500 小时保留 82% 初始效率。
器件制备
1、基底清洗：取 1.5 cm×1.5 cm 的 FTO 或 PEN/FTO 基底，依次用乙醇、去离子水、异丙醇各清洗 15 分钟，N₂吹干后经 UV - 臭氧处理 40 分钟。
2、SnO₂电子传输层制备：将 SnO₂胶体分散液与超纯水按 1:5 体积比混合，3000 rpm 旋涂 30 秒于基底表面，在空气氛围中 100℃退火 60 分钟。
3、LAUA 修饰层制备：配制 0.5 mg/mL、3 mg/mL 或 5 mg/mL 的 LAUA 水溶液，5000 rpm 旋涂 30 秒至 SnO₂层表面，空气氛围中 100℃退火 10 分钟，随后转移至手套箱。
4、钙钛矿层制备：前驱体为 705.33 mg PbI₂、233.54 mg FAI、18.20 mg MAPbBr₃、33.67 mg MACl、10.91 mg CsI，溶解于 1 mL DMF:DMSO=9:1 混合溶剂。1000 rpm 旋涂 10 秒，过程中注入 300 μL 苯甲醚（反溶剂）并静置 20 秒，取出手套箱后 100℃退火 40 分钟（空气氛围）。
5、空穴传输层制备：将 Spiro-OMeTAD、tBP、Li-TFSI 溶于氯苯配成前驱液，3000 rpm 旋涂 30 秒至钙钛矿层表面，空气氧化 18 小时。
6、电极沉积：在高真空（<3.0×10⁻⁴ Pa）环境下，热蒸发沉积 100 nm 厚银层作为电极。
图文速览
作者：Bin Du, Weiyuan Chen, Dingwei Wang, Weidan Gu, Siyuan Wang, Yan Hou, Yuexin Lin and Lin Song
原文地址：https://doi.org/10.1039/D5MH01910A
