高效钙钛矿太阳能电池中缓冲层界面工程的深入理解:第一性原理研究（英文）

作者：黄乐; 董华锋; 霍能杰; 郑照强; 邓惠雄; 张刚; 程渊^*; 李京波^*

来源：Science China-Materials, 2020, 63(08): 1588-1596.

• perovskite solar cells
• buffer layer
• interface engineering
• band alignment
• interfacial defect passivation

近年来钙钛矿太阳能电池的能量转换效率迅速提高.界面工程是进一步改善钙钛矿太阳能电池性能的有前途的途径.本文中,我们进行第一性原理计算,以探索四种候选缓冲材料(MACl,MAI,PbCl2与PbI2)对MAPbI3吸收层与TiO2之间界面电子结构的影响.我们发现MAX(X=Cl,I)作为缓冲层将引入高电子势垒并增强电子-空穴复合.此外,MAX不能很好地钝化表面状态.PbI2的导带最小值远低于MAPbI3吸收层的导带最小值,这极大地限制了吸收层的能带弯曲和太阳能电池的开路电压.另一方面,合适的带边能级位置,与TiO2表面的小的晶格失配以及出色的表面钝化性能使得PbCl2成为钙钛矿太阳能电池吸收层/电子传输层界面工程的有希望的缓冲材料.因此,我们在这项工作中获得的结果可以使人们对具有缓冲层的界面工程的效果有更深入的理解,这有利于改善钙钛矿太阳能电池和相关光电器件的性能.

• 单位
  半导体超晶格国家重点实验室; 中国科学院大学; 华南师范大学