有机-无机杂化钙钛矿半导体具有激子结合能小、光吸收系数大、带隙可调等优异的光电性能，可应用于新型光伏器件。然而，钙钛矿光伏器件存在严重的非辐射复合能量损失，导致其功率转换效率仍然与Shockley-Queisser理论极限存在较大差距。溶液法制备的钙钛矿半导体薄膜表面和内部均存在大量缺陷，引起器件工作中电荷非辐射复合损失；此外，反式结构器件普遍使用的有机空穴传输层PTAA的HOMO与钙钛矿半导体的价带顶(VBM)之间存在较大的能级差，限制内建电场，引起空穴在界面传输过程中的热电子损失。

近日，华东师范大学保秦烨课题组及合作者提出了“一石三鸟”策略，使用Daminozide (DA)简单分子同时作为界面层和添加剂，构建了高效的PTAA:F4TCNQ/DA/钙钛矿:DA空穴选择性异质结。研究人员利用紫外光电子能谱和X射线光电子能谱原位表征技术分析了该异质结界面电子结构特性，发现DA使得PTAA:F4TCNQ/DA/钙钛矿:DA埋底界面能级匹配，有效减小了空穴在界面传输的热电子损失。同时，DA还钝化了埋底界面缺陷，及钙钛矿薄膜内部的缺陷，促进电荷输运，抑制非辐射复合损失。因此，与对照器件的19.04%相比，器件功率转换效率提高至22.15%，填充因子达到83.92%，这两个数值均是迄今为止已报道的基于多晶MAPbI3的p-i-n结构钙钛矿光伏电池的最高记录。该工作提供了使用一种简单分子同时实现埋底界面能带修饰、钝化埋底界面缺陷、钝化薄膜内部缺陷的提高钙钛矿光伏器件性能的方法。

图1. 基于MAPbI₃的p-i-n结构钙钛矿光伏电池功率转换效率

图2. PTAA:F4TCNQ/DA/钙钛矿:DA异质结界面电子结构特性及DA钝化缺陷机制