Chemical Engineering Journal：设计导电富勒烯-紫罗兰烯聚合物作为高效阴极夹层，提高倒置钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性

我团队在《Chemical Engineering Journal》(中科院1区，影响因子16.744）发表了题为“Designing conductive fullerenes ionene polymers as efficient cathode interlayer to improve inverted perovskite solar cells efficiency and stability”的研究论文，我团队博士研究生郑天为第一作者，金波教授为通讯作者，西南科技大学为第一通讯单位。

【研究背景】

不理想的界面接触和相邻层间的能位垒是阻碍钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能提高的重要问题。本工作将紫罗兰烯聚合物与悬垂富勒烯结合，合成了一种新型高效的PSCs导电阴极夹层材料。研究了一种新型n掺杂富勒烯-紫罗兰烯聚合物(C₆₀-MPE-Ionene)作为阴极间层，以增强界面接触，调节金属阴极的功函数，降低能位垒。由于富勒烯侧链的引入显著提高了紫罗兰烯聚合物的电导率，因此可以通过抑制阴极/电子转移层(ETL)界面上的电荷积累来获得高效器件。因此，基于C60-MPE-紫罗兰烯作为阴极夹层的器件的效率达到了19.28%，显著高于控制器件的发现(15.60%)。此外，疏水性导电富勒烯-碘烯聚合物能显著提高钙钛矿薄膜的抗湿性。我们的研究表明，富勒烯-紫罗兰烯聚合物作为PSCs阴极中间层具有广阔的应用前景，并为未来新型阴极改性材料的开发提供了新的思路。

【工作简介】

采用亲核取代法首次设计并合成了一种新型的基于富勒烯基的离子烯聚合物C₆₀-MPE-紫罗兰烯。以C₆₀-MPE-紫罗兰烯为阴极中间层，获得了高效、长期稳定的PSCs。将C₆₀-MPE-紫罗兰烯包覆在传统的PCBM ETL上，通过增强电荷抽提来增强界面接触，降低界面势垒。综合性能评价表明，在PSCs中引入C₆₀-MPE-紫罗兰烯不仅降低了金属电极的功功能，提高了器件的内置电势，而且抑制了电荷的复合，促进了载流子的快速分离。因此，导电富勒烯-紫罗兰烯聚合物修饰的电池在PCE中得到了明显的改善，从15.60%提高到19.28%，而J-V滞后可以忽略不计。值得注意的是，与原始单元相比，C₆₀-MPE-紫罗兰烯修饰的单元表现出更强的环境稳定性，这是因为C₆₀-MPE-紫罗兰烯的疏水性和满意的膜覆盖抑制了MAPbI₃膜的分解。富勒烯-洋葱烯聚合物作为阴极中间层的应用有助于进一步了解倒置PSCs中的阴极改性材料，并为插入富勒烯-紫罗兰烯聚合物开发高效PSCs提供了新的思路。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128816