Carbon：铵盐-卤素共功能化富勒烯在倒置钙钛矿太阳能电池界面修饰层中的应用

我团队在《Carbon》（中科院1区，影响因子10.9）发表了题为“Ammonium salt and halogen co-functionalized fullerene for interfacial modification layer of inverted perovskite solar cells”的研究论文，我团队硕士研究生王成荣为第一作者，黄琪老师和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】

由于卤素基团有利于有机阳离子的锚定，调节电子云密度，增强钙钛矿表面钝化。因此将卤素官能团和季铵盐加入到富勒烯中，制备了用于p-i-n器件PVSK/ETL界面层的富勒烯衍生物。研究表明，含铵和卤素基团的富勒烯衍生物能够将金属阳离子Pb²⁺和有机阳离子NH³⁺锚定在钙钛矿表面。这一过程有效地抑制了缺陷，提高了PSCs的稳定性，因此在钙钛矿基太阳能电池应用中显示了巨大的潜力。与对照组相比，添加了富勒烯衍生物的钙钛矿薄膜具有更好的晶体形貌，功率转换效率(PCE)从18.58%显著提高到20.70%。此外，由于富勒烯衍生物的疏水性增强和离子迁移抑制，这些器件在85%湿度的环境温度条件下表现出良好的环境稳定性。这些结果表明，富勒烯衍生物在改善钙钛矿基太阳能电池的性能和稳定性方面具有很大的潜力。

【工作简介】

研究结果表明，新型卤素和季铵盐共功能化富勒烯衍生物作为界面改性材料可以提高器件的性能和稳定性。通过理论计算和详细的器件表征，探索了提高性能的关键因素是C₆₀-DBI-R作为疏水保护层，阻止水分子在钙钛矿材料中的渗透，并能钝化界面上MA⁺和Pb²⁺的不完全共配，阻止离子迁移。因此，C₆₀-DBI-CI碱基器件在连续潮湿环境下具有显著的光伏运行寿命。此外，还证明了四种富勒烯衍生物由于卤素官能团的不同而具有不同的器件性能，这为进一步探索钙钛矿光伏界面钝化材料提供了可行的设计指导。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118398