安徽大学《CEJ》：复合纳米颗粒助力高效稳定钙钛矿光电器件！

有机-无机杂化钙钛矿材料因其理想的带隙及高光吸收系数等诸多优点引起了广泛的关注。然而，钙钛矿多晶薄膜固有的大量缺陷将导致严重的非辐射复合，进而严重影响器件的性能与稳定性，阻碍了钙钛矿光电器件的商业化应用。

近日，安徽大学集成电路先进材料与技术产教研融合研究院陈志亮团队基于静电自组装机制，合成SnO2 - MXene 复合量子点（SnO2 QDs-TQDs），并作为双功能添加剂，有效地钝化电子传输层（ETL）和钙钛矿/ ETL界面，改善载流子分离和输运。在前驱体溶液中引入TQDs可以进一步调控钙钛矿薄膜的晶体生长和形态演化，钝化缺陷和晶界，实现了钙钛矿太阳能电池PCE和光照、湿度、热稳定性的显著提高，证明了静电自组装的双功能复合量子点适用于晶界、器件界面多功能钝化，解决了钙钛矿电池器件稳定性与效率协同提升的难题。最后，器件结构初步应用于钙钛矿光电探测器也同样表现出了良好的性能。相关论文以题为Dual-functional electrostatic self-assembly nanoparticles enable suppressed defects and improved charge transport in perovskite optoelectronic devices发表在Chemical Engineering Journal期刊上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141559

图1 SnO2QDs和QDs样品的TEM和HRTEM图像。

图2 制备SnO2 QDs-TQDs静电自组装材料的机理图。

图3 (a) 用于EDS分析的SnO2 QDs-TQDs薄膜SEM图像。(b)对应元素的EDS图像：(c) Sn， (d) O， (e) C， (f) Ti的元素映射图像。(g) 静电自组装SnO2 QDs-TQDs样品的TEM图像。(h) g的HRTEM图像。

图4 (a) PSC的器件结构(ETL是原始SnO2 ETL或静电自组装SnO2 QDs-TQDs复合型ETL其中的一种；钙钛矿是原始钙钛矿或以TQDs为添加剂的钙钛矿其中的一种。(b)优化装置截面SEM图像。FTO表面(c)、覆盖FTO表面的SnO2 QDs-TQDs (d) 、SnO2ETL(e)、SnO2 QDs-TQDs ETL (f) 上的钙钛矿层SEM形貌图像。

图5 (a) SnO2和(b) SnO2QDs-TQDs薄膜的润湿角。SnO2和SnO2 QDs-TQDs ETLs的紫外-可见吸收光谱(c)和透射光谱(d)。(e) SnO2 QDs-TQDs ETL抗反射机理图。

图6 (a)稳态PL谱。(b) TRPL光谱。(c)使用SnO2和SnO2 QDs-TQDs ETLs PSCs的EIS Nyquist图。(d) SCLC分析。

图7 (a)工作装置的能带图。(b)使用SnO2 ETL（样品A）、SnO2 QDs-TQDs ETL（样品b）和钙钛矿- TQDs活性层（样品C）的PSCs的J-V曲线。(c)装置在室温大气中的稳定性。(d)装置的光稳定性。

图8 (a)时变光信号输入时最优器件的瞬态输出电流。(b)最优设备的响应速度。

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。

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