吉林大学郭文滨：如何提高钙钛矿电池的效能和稳定性？

基于TTC界面钝化钙钛矿电池基本结构

采用ITO/PTAA/CH3NH3PbI3/TTC/C60/BCP/Ag器件结构，如图1所示。

用溶液法生长PTAA作为空穴传输层，通过真空蒸镀法在钙钛矿薄膜表面生长TTC钝化层，紧接着蒸镀C60与BCP作为电子传输层，最后蒸镀Ag作为电极，实验方法简单，无特殊工艺要求，可重复性高。

图1 (a) 基于TTC界面钝化钙钛矿电池；(b) 电池界面SEM图。

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TTC钝化的钙钛矿薄膜形貌与电荷动力学

TTC钝化层的引入能有效填补钙钛矿表面晶界缺陷，降低钙钛矿表面粗糙度，优化表面形貌（图2(a-d)），进而降低载流子在界面处的复合，增强载流子传输，如图2e和2f所示。

图2 钙钛矿薄膜表面SEM图：(a) 钙钛矿；(b) TTC附着的钙钛矿；(c) C60附着的钙钛矿；(d) TTC/C60附着的钙钛矿；(e) 不同材料覆盖的钙钛矿薄膜PL谱图；(f) 不同材料覆盖的钙钛矿薄膜TRPL谱图。

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基于TTC界面钝化钙钛矿电池电学性能与器件稳定性测试

TTC界面钝化层的引入同时提高了钙钛矿电池器件效率与稳定性。如图3a，在一个标准太阳光下，经过TTC钝化器件与对比器件相比，器件能量转换效率由17.38%提高到20.05%，器件窄的效率分布也显示器件高的可重复性（图3b）。

并且由于TTC对晶界缺陷的钝化作用，TTC钝化器件与对比器件相比，迟滞现象消失，器件功率稳定输出（图3d-e）。同时改善钙钛矿层与C60表面接触，提高载流子传输（图3g），降低暗电流（图3h），降低载流子界面复合（图3i）。

图3 (a) 器件电流密度-电压（J-V）曲线； (b) 器件效率分布图；(c) 器件EQE图；(d) TTC钝化器件正向与反向扫描J-V曲线；(e) 对比器件正向与反向扫描J-V曲线；(f) 器件稳定功率输出曲线图；(g) 器件材料能级图；(h) 器件暗电流曲线图；(i) 单电子器件暗电流曲线图。

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TTC小分子材料具有较强的疏水特性，这种强的疏水特性能够使其在钙钛矿表面作为一层水汽的阻挡层，有效隔离空气中水汽的侵蚀，提高器件稳定性。

如图4，经过器件长期稳定性测试，TTC钝化器件与对比器件相比，在大气湿度40%条件下储存时间180小时器件能量转换效率仍旧保持原来的85%，器件稳定性明显提高。

图4 (a) 器件稳定性测试曲线；薄膜接触角测试图 (b)钙钛矿，(c) C60附着的钙钛矿；(d) TTC附着的钙钛矿；(e) TTC/C60附着的钙钛矿。