通过抑制界面铁电有序性降低钙钛矿太阳能电池中的反常滞后现象

摘要： 尽管近年来有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）研究蓬勃发展，但其大规模应用仍面临诸多障碍——从不良的电流-电压迟滞效应到较差的器件稳定性。在各种可能的迟滞成因中，界面铁电性尤为引人关注且值得深入探究。本研究通过非绝热电子动力学视角，考察了MAPbI3（FAPbI3）/TiO2和MAPbI3/PCBM异质结构中的界面铁电性，并揭示其与迟滞效应的关联。研究发现：由于极性MA离子与TiO2的相互作用，MAPbI3/TiO2界面会形成铁电有序结构。外加栅极电场下MA离子的极化翻转会导致界面光电子注入与电子-空穴复合过程速率显著差异，从而引发不良迟滞效应。与之形成鲜明对比的是，通过用弱极性FA离子（偶极矩0.29德拜）替代强极性MA离子（偶极矩2.29德拜）实现界面电场消除，以及界面钝化处理，FAPbI3/TiO2和MAPbI3/PCBM界面处的铁电性受到抑制，从而维持稳定的界面电子动力学并消除迟滞现象。本研究阐明了迟滞效应的物理成因，为PSCs中迟滞问题的缓解指明了方向。