近日，李澄副教授课题组指导我院本科生在一区TOP期刊ACS Applied Materials & Interfaces（影响因子9.229）发表题为“Manipulating Ion Migration and Interfacial Carrier Dynamics via Amino Acid Treatment in Planar Perovskite Solar Cells”的研究论文。由于制备方法简单，光电性能优越，金属卤化物钙钛矿成为光伏材料的研究热点。然而，低温液相法制备得到的薄膜稳定性差，导致钙钛矿太阳能电池的寿命远低于产业化标准，限制了其大规模应用。本论文通过在平面型钙钛矿太阳能电池中引入苯丙氨酸作为界面修饰层，实现器件稳定性与光电转换效率的协同提升。研究者通过一系列光电表征手段，揭示了器件性能衰减老化机制。

图1 苯丙氨酸对钙钛矿太阳能电池中缺陷/离子的钝化示意图

本文通过X射线光电子能谱证明界面修饰层对电子传输层与钙钛矿层缺陷的双重钝化作用；通过光、电信号的瞬态响应，证明苯丙氨酸层可提升界面处的载流子电荷转移；通过本课题组自行搭建的荧光成像显微镜，实现了碘缺陷移动的实时原位观测。上述多种表征方法清晰阐明了氨基酸界面修饰层对太阳能电池性能提升的作用机理，并为高效稳定的钙钛矿太阳能电池制备提供指导。

图1展示了苯丙氨酸对氧化锡电子传输层和钙钛矿吸光层的钝化机制：（1）对界面缺陷的钝化可减少载流子被界面缺陷捕获；（2）渗入钙钛矿层晶界/表面的氨基酸分子可与金属悬挂键配位，并与碘离子形成氢键；（3）氨基酸层导致界面电场的形成，从而提升界面电荷转移。

本论文第一和通讯单位为银娱优越会717，我院李澄副教授、陈孟瑜助理教授为共同通讯作者，2017级本科生胡贝尔为第一作者，本工作是其本科毕业设计的总结。本工作受到国家自然科学基金面上和青年项目(61974126, 51902273, 62005230)、福建省自然科学基金杰出青年项目(2021J06009)、中央高校基本科研基金(20720200086, 20720210088)和银娱优越会717南强拔尖人才项目的资助。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c01640

图文：胡贝尔