单点突破！电子科大刘明侦团队实现22.37%最高电池记录效率！

界面就是器件！构筑好的界面有助于实现能级匹配及载流子高效传输，刘明侦团队在这两个月针对界面进行了单点突破，在钙钛矿太阳能电池领域连续发表两篇高质量文章。

2022年4月5日，电子科技大学刘明侦团队在Advanced Materials杂志上发表文章‘Pre-buried Additive for Cross-Layer Modification in Flexible Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 22%’。

柔性电池应用很广，随贴随用，快速发电，并且所用的材料少，商业前景大。刘明侦等人将甲酸铵(HCOONH₄)预埋到电子传输层（SnO₂），不仅改善钙钛矿-电子传输层界面，还利用甲酸铵沸点低的特性至下而上渗透到钙钛矿层，提升钙钛矿层质量，并降低钙钛矿薄膜的残余应力及缺陷。利用甲酸铵对界面和钙钛矿层整体改性后，实现了22.37%最高柔性太阳能电池记录效率，第三方认证效率为21.9%，为柔性钙钛矿电池最高记录值。

核心方法：将0.8 mg/mL的醋酸铵加入到SnO₂前驱液中，旋涂退火后形成预埋HCOONH₄的SnO₂电子传输层，然后再使用两步法制备钙钛矿层。

提升电子传输层：HCOONH₄不仅减少了电子传输层中OH^–的比例和复合中心，还将电子传输层的电子迁移率从4.33*10^-4 cm² V^-1 s^-1提升到6.92*10^-4 cm² V^-1 s^-1。

提升钙钛矿层：预埋的HCOONH₄会至下而上扩散到钙钛矿层，辅助钙钛矿结晶，通过HCOO^–和卤素的离子交换来降低结晶速率并减少非辐射复合。

提升电子传输层-钙钛矿之间的界面：采用时间分辨荧光光谱、瞬态光谱、电化学分析、飞行时间-二次离子质谱分析，HCOONH₄对界面也有明显的提升作用。

这项工作采用简单的一个策略，同时提升了电子传输层、钙钛矿层、界面层的性能，进一步缩小了柔性钙钛矿电池和刚性衬底钙钛矿太阳能电池的差距。

2022年3月9日，电子科技大学刘明侦团队在ACS Applied Materials & Interfaces杂志上发表文章‘Construction of Charge Transport Channels at the NiOx/Perovskite Interface through Moderate Dipoles toward Highly Efficient Inverted Solar Cells’。

NiO_X空穴传输层被广泛用于反式结构钙钛矿太阳能电池，目前采用的一系列苯甲酸分子对NiOx表面进行钝化，很难实现电流和电压的同时提高。刘明侦等人在采用弱偶极分子2-噻吩甲胺(TPMA)对NiOx和钙钛矿之间的界面进行钝化，适度偶极有助于载流子提取，显著提升了反式钙钛矿太阳能电池性能。

核心方法：实验室合成NiOx纳米颗粒，旋涂后获得薄膜，然后在NiOx薄膜表面旋涂1% TPMA的DMF溶液，75 ^oC退火15分钟后再制备钙钛矿层。

界面钝化：XPS分析表面，加入的TPMA分子的噻吩基团更容易和未配位的Ni²⁺结合，钝化了缺电子导致的缺陷。另一方面，TPMA的NH₂基团可以填补MA空位。因此，TPMA有‘承上启下’的界面钝化作用。

DFT计算：TPMA表面静电势分析从噻吩到NH₂官能团的偶极只有1.2 D，它们的给电子能力相当。由于TPMA一端连接NiOx，一端连接钙钛矿，分子在界面处表现为一致的偶极。KPFM表明，TPMA处理后的NiOx具有更高的表面接触电势，产生一个额外的电场，从钙钛矿指向NiOx，有助于空穴提出。

最终，采用TPMA修饰的反式钙钛矿太阳能电池的光电转化效率有了大幅度提升。

NiOx的表面钝化工作很多，这项工作从偶极矩角度出发，实现了性能的大幅提升，提供了一种新的角度和思路。

2. https://doi.org/10.1002/adma.202109879