作为一种很有前途的光伏材料，金属卤化物钙钛矿在太阳能电池中具有很高的效率。然而，pin钙钛矿太阳能电池表面少数载流子的深能级陷阱可以抑制非辐射复合。深能级陷阱的精确钝化一直是将功率转换效率(PCE)提高到理论Shockley-Queisser极限的主要焦点。

研究人员揭示了钙钛矿太阳能电池中的多模式反应

近日，中国科学院中国科学技术大学徐继先教授、吴小军教授课题组，苏州纳米技术研究所纳米所合作者-中科院仿生学揭示了钙钛矿/聚合物多模相互作用及其与深能级陷阱钝化的相关性，发现了显着减少少数载流子深能级陷阱的原位质子化新过程。这项工作发表在Joule上。

先前已知的钙钛矿/聚乙烯亚胺(PEI)界面的相互作用模式包括传统的物理吸附和金属螯合，它们要么表现出较小的钝化效应，要么倾向于钝化多数载流子陷阱。为了克服这些问题，研究人员使用高灵敏度X射线光电子能谱(XPS)和和频产生谱来识别钙钛矿/PEI表面胺基的原位质子化过程。

他们结合深能级瞬态光谱(DLTS)和密度泛函理论(DFT)研究了不同相互作用模式与陷阱之间的相关性。结果表明，原位质子化可以有效钝化钙钛矿中少数载流子的深能级陷阱，而传统的异位质子化不能。

研究人员还比较了线性、支化和乙氧基化PEI等不同构型的PEI的钝化效果和伏安特性，揭示了官能团和构型的协同效应。他们建议，除了通过增加官能团种类来提高钝化适用性的常规思路外，还应考虑单一官能团的多模式钝化。

此外，研究人员在不同带隙的pin钙钛矿太阳能电池中使用了钝化策略，所有这些都显示出PCE的显着改善。

这项工作中揭示的钙钛矿/聚合物多模式相互作用为未来开发通用钝化策略和提高功率转换效率提供了可能的途径。