北京化工大学李明华副教授、谭占鳌教授， AM：界面反应溅射透明电极助力高性能半透明叠层钙钛矿太阳电池

第一作者：董怡曼

通讯作者：李明华*，谭占鳌*

单位：北京化工大学

氧化铟锡（ITO）作为透明顶电极(TTEs)和复合层（RL）在制备高性能半透明和叠层钙钛矿太阳电池中起着至关重要的作用。磁控溅射法制备ITO的过程中，高能ITO粒子的冲击和产生的热量会对其下层的电子传输层甚至钙钛矿层造成损害，因此常常引入缓冲层来解决这个问题。如在n-i-p结构的半透明钙钛矿太阳电池中，金属氧化物MoOx、NiOx常被用以取代脆弱的有机空穴传输层 (spiro-OMeTAD)。同样的，p-i-n结构的器件也需要将BCP层进行替换，目前有效的替代材料是原子层沉积（ALD）的SnO2，然而昂贵的ALD设备成为了一些实验室研究相关课题的阻碍。因此，探索克服这一困难的解决方案是十分重要且值得期待的。

近日，来自北京化工大学的李明华副教授和谭占鳌教授，在国际知名期刊Advanced Materials 上发表题为“Interface Reactive Sputtering of Transparent Electrode for High-Performance Monolithic and Stacked Perovskite Tandem Solar Cells”的研究性文章。该文章采用界面反应溅射策略，通过选择聚乙烯亚胺(PEI)作为界面反应物，利用其丰富的胺基与溅射的ITO粒子发生反应形成配位化合物，促进C60/PEI/ITO界面的电荷传输。同时在这个过程中高能ITO粒子的冲击力被大大减轻，保证了C60和钙钛矿层不被破坏，最终实现高性能的半透明和叠层钙钛矿太阳电池。

本工作提出了C60/PEI/ITO结构在半透明钙钛矿太阳电池和钙钛矿-有机叠层太阳电池中的应用。理论计算，X射线光电子能谱测试及电子迁移率等的表征证明了PEI和ITO之间的相互作用，解释了器件界面处的电荷转移的加快。之后本工作采用氯苯溶解暴露钙钛矿层，并对其进行加速老化破坏，通过电镜等方式表征了基于None，BCP，PEI的钙钛矿薄膜的质量，体现出基于PEI样品的良好稳定性。

最终，基于C60/PEI/ITO结构制备出了光电转化效率（PCE）为19.17%半透明钙钛矿太阳电池，26.89%的钙钛矿-钙钛矿4T叠层太阳电池，和24.33%的钙钛矿-有机2T叠层太阳电池。该工作对相关领域发展具有重要的指导意义。

Interface Reactive Sputtering of Transparent Electrode for High-Performance Monolithic and Stacked Perovskite Tandem Solar Cells

李明华副教授简介：李明华，北京化工大学化学工程学院副教授，致力于围绕国家“双碳”略标开发高效率低成本新型钙钛矿光伏器件，研究成果以第一/通讯作者发表于Angew. Chem. Int. Ed.、Joule、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.等化学能源类期刊，主持国家自然科学基金面上和青年项目。

谭占鳌教授简介：谭占鳌，北京化工大学教授，博士生导师。2007年毕业于中国科学院化学研究所，获得博士学位；2007-2009年在美国宾夕法尼亚州立大学做博士后研究；2009-2019年在华北电力大学可再生能源学院工作；2019年11月至今在北京化工大学软物质科学与工程高精尖中心工作。2010年入选北京市科技新星计划，2012年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。2014年、2018年两次获北京市科学技术奖。主要研究方向：聚合物/钙钛矿太阳电池材料与器件，量子点/钙钛矿电致发光材料与器件。在Nat. Photon., Nat. Commun., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Energy Enviorn. Sci.等国际期刊上发表SCI收录论文250余篇，被引用15000余次。作为项目负责人主持及完成自然科学基金5项，包括国际合作基金1项，面上基金3项，青年基金1项。主持科技部重点研发专项1项，参与完成科技部863项目和基金委重点项目各1项。担任国家科技奖、科技部重点研发计划、国家自然科学基金评审专家。担任国际SCI期刊《Polymers》、《Nanomaterials》和国内EI期刊《发光学报》编委。

董怡曼，女，北京化工大学博士研究生