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具有高LUMO能级的茚-C60双加成电子传输材料提升锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压与效率

DOI：10.1021/acsaem.0c00535 期刊：ACS Applied Energy Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 锡基卤化物钙钛矿材料是与铅基材料具有相似光电特性的环保型光吸收剂。然而，由于模仿了为铅基器件设计的典型结构，其太阳能电池的开路电压（VOC）因锡基钙钛矿与电荷传输层之间的能级失配而显著偏低。本研究报道电子传输层（ETL）的未占据分子轨道（LUMO）能级对锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）的VOC影响显著——这与铅基器件形成鲜明对比。采用LUMO能级远高于常规ETL的茚-C60双加成物（ICBA）作为电子传输层，可减小其与混合甲脒/苯乙铵锡碘化物（FA0.9PEA0.1SnI3）钙钛矿材料导带最小值之间的能级偏移。由此降低的界面VOC损耗使该器件获得0.651V的开路电压，创下FA基锡钙钛矿PSCs迄今最高纪录，同时实现7.05%的冠军光电转换效率。该结果表明针对锡基PSCs重新设计专用器件结构的重要性。
作者： Myeongjeong Lee，Dawoon Kim，Yong Kyu Lee，Hansol Koo，Kyu Tae Lee，In Chung
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究电子传输层（ETL）的LUMO能级对锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）开路电压（VOC）的影响，并通过引入茚-C60双加成物（ICBA）作为新型ETL材料来提升这些太阳能电池的开路电压和效率。

研究成果

将ICBA作为ETL材料引入，通过最小化与钙钛矿吸收体导带最小值的能量偏移，显著提高了锡基PSCs的VOC。本研究强调了为锡基PSCs专门重新设计器件结构以实现更高效率和稳定性的必要性。

研究不足

该研究强调了匹配锡基钙钛矿吸光层与电子传输层（ETL）能级对提升开路电压（VOC）的重要性。然而，与PCBM和C60相比，使用ICBA时略低的短路电流密度（JSC）表明，需要进一步优化ETL的电子迁移率和能量无序性，以提高锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）的整体效率。

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