研究目的
为解决无电子传输层钙钛矿太阳能电池（ETL-free PSCs）中氧化铟锡（ITO）/钙钛矿界面能级失配问题，通过引入极性非共轭小分子修饰剂降低ITO功函数并优化界面能级排列。
研究成果
通过优化ITO/钙钛矿界面能级，引入极性非共轭小分子修饰剂显著提升了无ETL钙钛矿太阳能电池的性能。该研究实现了20.55%的创纪录光电转换效率，同时增强了器件稳定性并降低了迟滞效应。这项工作展示了界面电子结构工程在开发高效、柔性、可回收且设计简化、成本低的钙钛矿太阳能电池方面的潜力。
研究不足
该研究聚焦于ITO/钙钛矿界面的优化，并未探究钙钛矿太阳能电池结构中其他界面或材料的影响。改性器件在实际条件下的可扩展性和长期稳定性尚未得到充分探讨。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用极性非共轭小分子修饰剂优化ITO/钙钛矿界面能级。研究方法包括光电子能谱和开尔文探针力显微镜测量以验证优化效果。
2：样本选择与数据来源：
样本包括ITO镀膜玻璃基底和钙钛矿薄膜。数据来源于这些样本在不同条件下的测量结果。
3：实验设备与材料清单：
材料包括ITO镀膜玻璃基底、MSAPBS、钙钛矿前驱体及多种溶剂。设备包括太阳能模拟器、轮廓仪、扫描电镜、原子力显微镜、开尔文探针力显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外光电子能谱仪和X射线衍射仪。
4：实验步骤与操作流程：
流程包括制备含与不含MSAPBS修饰剂的无电子传输层钙钛矿太阳能电池，并表征其光伏性能。
5：数据分析方法：
分析包括评估开路电压、短路电流密度、填充因子和光电转换效率等光伏参数，以及界面能级和电荷转移特性的分析。
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XRD
Bruker D8 Advanced
Bruker
Used to perform XRD measurement.
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UV-vis absorption spectrometer
Lambda 950
Perkin-Elmer
Used to take UV-vis absorption spectrum.
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SEM
Verios G4 UC
Thermo Scientific
Used to measure the surface topography and EDS.
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ITO-coated glass substrates
Ying Kou You Xuan Trade Co. Ltd., China
Used as the substrate for perovskite solar cells.
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MSAPBS
Used as a polar nonconjugated small-molecule modifier to lower the work function of ITO and optimize interface energy level alignment.
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Perovskite precursors
Xi’an Polymer Light Technology Corp, China
Used to fabricate the perovskite absorber layer.
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Spiro-MeOTAD
Ningbo Borun New Material Technology Co., Ltd.
Used as the hole transport layer.
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Li-TFSI
Acros
Used as an additive in the hole transport layer.
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4-tert-butylpyridine
Sigma-Aldrich
Used as an additive in the hole transport layer.
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Solar simulator
Newport-Oriel Sol3A 450 W
Newport
Used to simulate AM1.5 solar illumination for testing the solar cells.
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Profilometer
Dektak 150 Vecco
Vecco
Used to measure the thickness of different layers.
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AFM
Dimension 3100
Vecco
Used to take AFM and KPFM images.
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XPS
Shimadzu Corporation, Axis Ultra DLD
Used to investigate the surface composition of the modified ITOs.
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UPS
Shimadzu Corporation, Axis Ultra DLD
Used to determine the energy level alignment of ITO and perovskite before and after modification.
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Fluorimeter
Horiba Fluorolog FL3-111
Horiba
Used to acquire steady-state PL and TRPL spectra.
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