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通过CaTiO<sub>3</sub>对TiO<sub>2</sub>进行原位表面改性以提升钙钛矿太阳能电池的紫外稳定性和功率转换效率

DOI：10.1063/1.5131300 期刊：Applied Physics Letters 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 二氧化钛在钙钛矿太阳能电池中的应用始终面临因其高光催化活性导致器件分解的风险。针对这一问题，本研究提出并实施了一种原位表面钝化策略：通过在介孔二氧化钛骨架上旋涂氢氧化钙溶液并退火处理，利用X射线光电子能谱和X射线衍射证实其表层成功转化为钛酸钙。将该改性二氧化钛骨架用作钙钛矿太阳能电池的电子传输层后观察到：适度改性使短路电流密度从22.32（60.25）提升至23.19（60.28）mA/cm2，开路电压由1.042（60.009）升至1.080（60.011）V，填充因子从63.89（61.95）%增至71.37（60.43）%，最终推动光电转换效率从14.92（60.36）%提高到17.88（60.37）%。瞬态光电流/光电压衰减曲线与阻抗谱测试表明，适度改性既加速了电荷提取又抑制了电荷复合。此外，原位生成的钛酸钙层显著提升了器件稳定性——在30%相对湿度黑暗环境下存储46天后仍保持初始效率的92.6%，远优于对照器件68.4%的保留率。紫外辐照实验进一步证实，表面钝化有效抑制了二氧化钛的光催化活性，这是器件稳定性提升的关键因素。
作者： Gang Liu，Bingchu Yang，Hui Chen，Yuan Zhao，Haipeng Xie，Yongbo Yuan，Yongli Gao，Conghua Zhou
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究通过CaTiO3对TiO2进行原位表面改性以提高钙钛矿太阳能电池的紫外稳定性和功率转换效率。

研究成果

在TiO2上原位形成CaTiO3不仅通过加速电荷提取和抑制电荷复合提高了钙钛矿太阳能电池的功率转换效率，还显著增强了器件在紫外照射下的稳定性。这种改性策略为解决钙钛矿太阳能电池中TiO2的光催化活性问题提供了一种有前景的方法。

研究不足

该研究聚焦于用CaTiO3对TiO2进行改性及其对钙钛矿太阳能电池的影响。在持续紫外线照射下的长期稳定性以及该改性工艺在工业应用中的可扩展性，可能是需要进一步研究的领域。

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