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低温介孔ZnTiO3/致密SnO2电极提升钙钛矿太阳能电池的寿命与光稳定性

DOI：10.1002/ange.201911796 期刊：Angewandte Chemie 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSC）的功率转换效率（PCE）已超过25%，主要通过采用SnO?或TiO?作为电子传输层（ETL）实现。然而高性能平面PSC需要精密工艺，难以规模化生产。介孔结构虽操作性更优，但需高温工艺。此外，作为最常用的介孔材料，TiO?的强光催化效应显著限制了PSC在光照（包括紫外线）下的实际稳定性。本研究提出采用弱光效应、优异载流子提取与传输特性的钛酸锌（ZnTiO?，ZTO）作为介孔ETL。通过旋涂ZTO墨水并在150°C以下退火，获得均匀介孔薄膜。基于Cs?.??FA?.??MA?.??PbI?.??Br?.??钙钛矿、夹于SnO?-介孔ZTO电极与Spiro-OMeTAD层之间的光伏器件实现了20.5%的PCE。未封装的PSC在100天寿命测试后保持超95%初始效率，且在AM 1.5G光照（100 mW cm?2）下最大功率点电压持续120小时后仍维持初始性能95%以上，展现出卓越工作稳定性。ZTO的应用为PSC ETL提供了更优选择，而无机ETL的低温沉积方法则为低能耗、规?；叭嵝灾票窹SC开辟了途径。
作者： Fengwan Guo，Xiangyu Sun，Bing Liu，Zijiang Yang，Jing Wei，Dongsheng Xu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过引入钛酸锌（ZnTiO3，ZTO）作为介孔电子传输层（ETL），以克服高温工艺的局限性和钙钛矿太阳能电池中TiO2的强光催化效应，从而提升器件寿命和光稳定性。

研究成果

在基于SnO2的平面钙钛矿太阳能电池中引入低温处理的、对紫外线惰性的ZnTiO3作为介孔层，显著提高了器件的紫外稳定性和使用寿命。这种介孔结构不仅扩展了传输层和电极材料的选择范围，还为柔性器件的大规模生产提供了新途径。

研究不足

该研究聚焦于将ZTO作为介孔电子传输层应用于钙钛矿太阳能电池，及其相较于TiO2等传统材料的优势。然而，溶胶-凝胶法在大规模生产中的可扩展性，以及超出测试参数范围的各种环境条件下的长期稳定性，可能是需要进一步研究的领域。

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