青岛科技大学周忠敏教授团队AFM观点：超分子葫芦脲[5]调节埋底SnO2/钙钛矿界面，实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池

第一作者：龙智浩

通讯作者：文丽荣，蒋晓庆，周忠敏

单位：青岛科技大学

金属卤化物钙钛矿太阳能电池（钙钛矿太阳能电池）因其令人印象深刻的光电性能、低制造成本和商业可行性而在过去的十年中获得了广泛的关注。但是，钙钛矿太阳能电池中所含有的大量缺陷会严重影响电池的稳定性以及转换效率。本篇工作从几个方面入手介绍了添加剂分子对钙钛矿/电子传输层进行界面修饰以提高电池综合性能的一些观点。本文为未来的研究提供了方向，有助于加速钙钛矿太阳能电池的研究及实际应用。

基于此，来自青岛科技大学的周忠敏教授在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Supramolecular Cucurbit[5]uril Modulates the Buried SnO₂/Perovskite Interface for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells”的观点文章。该文章使用一种大分子葫芦脲[5]掺入SnO₂电子传输层以实现对电子传输层和钙钛矿埋底界面的双重钝化，同时对掺杂前后的器件性能和稳定性进行了各种表征，掺杂后的器件性能相比对照组有明显的提升。

图1. CB[5]与钙钛矿（PVK）与氧化锡相互作用的机理图。

钙钛矿的成核方式为异质形核，这意味着在基底表面形成的晶核数目要远大于在前驱体内部，所以基底的表面能对于成核过程有着深远影响。我们首先使用水接触角证明了基底表面能的升高，升高的表面能说明成核的自由能也相应升高。接下来继续测定了钙钛矿前驱体在SnO₂基底的接触角，并用非均相成核自由能公式证明了这一点。成核自由能的升高意味着成核密度会有所下降，有利于形成更大的晶粒尺寸，从而提高钙钛矿薄膜的质量。

要点二：晶格残余应力的缓解

存在于电子传输层表面的添加剂分子能够与钙钛矿的埋底界面产生相互作用，从而能够缓解残余应力。我们使用紫外固化胶将钙钛矿膜揭下，首先利用W-H法对应力进行了估测，然后又对埋底界面进行了掠入射X射线衍射（GIXRD）扫描，发现扫描结果与估测结果一致。应力的释放来源于缺陷的钝化以及界面间更好的接触，这一点与粗糙度的降低这一结果也有较好的吻合。

Supramolecular Cucurbit[5]uril Modulates the Buried SnO₂/Perovskite Interface for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

周忠敏教授简介：博士毕业于中科院化学研究所，先后在青岛能源所、日本物质材料研究所（NIMS）和东京大学从事博士后研究，2019年4月加入青岛科技大学化学与分子工程学院至今，《General Chemistry》青年编委。目前已以第一作者或通讯作者在Nat. Commun., Angew. Chem. Ed. Int. (8篇), Adv. Mater. (2篇), Adv. Energy Mater. (2篇), ACS Energy Lett., CCS Chem, Nano Energy等top期刊上发表SCI论文50余篇；已授权专利5项，先后主持博士后基金项、国家自然科学基金、山东省泰山学者工程项目等。

龙智浩，化学工程专业。2018-2022年度于青岛科技大学进行本科学习，目前于青岛科技大学周忠敏教授团队攻读硕士研究生学位。

课题组主要进行钙钛矿太阳电池研究方向，现有教授1名，副教授1名，博士生2名，硕士生15名。

欢迎感兴趣的同学报考硕士、博士以及从事博士后研究。

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