近日，我院微电子与集成电路系李澄副教授课题组联合德国拜罗伊特大学Sven Huettner教授在顶级期刊《Advanced Functional Materials》（Impact factor 15.621）上发表了题为“Role of PCBM in the Suppression of Hysteresis in Perovskite Solar Cells”（Adv. Funct. Mater. 2020, DOI: 10.1002/adfm.201908920）的研究论文，揭示了PCBM分子在抑制钙钛矿太阳能电池中离子移动以及缓解电流电压滞回线中的重要作用。本课题为深入理解影响钙钛矿光电器件稳定性的微观因素，并为实现大规模应用铺平了道路

低碳、绿色已经成为新型能源材料研究和发展的重要趋势。以新能源为代表的新兴产业的崛起，已经引起了电力、通讯等多个产业的重大变革。钙钛矿太阳能电池作为一种高效，低成本的光伏技术，在过去的数年中引起学术届和产业届的密切关注。然而在其走向商业化的过程中还面临着诸多障碍，其中电流-电压（J-V）滞后（两个扫描方向的J-V曲线差异）和光/电诱导的退化是阻止其大规模应用的最大问题。学术届很早就发现在钙钛矿和TiO2电子传输层之间插入PCBM层时，钙钛矿光电器件表现出更好的光伏性能和更高的稳定性，然而其微观机制一直未能得到解答。

图1.钙钛矿薄膜中加入PCBM和PPCBM的离子迁移率比较。

通过利用实时原位宽场荧光成像显微镜，我们发现：如图1所示，相较于钙钛矿/ PPCBM（聚合化PCBM）结构和钙钛矿参考器件，钙钛矿/ PCBM结构器件中的离子迁移率降低了一个数量级。

图2. PCBM钝化钙钛矿材料中缺陷的示意图。a）沉积在PCBM层上钙钛矿薄膜的示意图；b）是a）中矩形区域的放大图像，显示PCBM分子渗入钙钛矿层中的晶界；c）是b）中圆圈区域的放大图像，表明PCBM分子成为碘离子运动的障碍。

图2展示了PCBM层抑制钙钛矿太阳能电池滞回线的微观机制：碘离子相关缺陷主要分布在晶界处。PCBM分子通过电荷转移将钙钛矿层中的大部分碘离子或空位固定，从而减少了外部电场对内部场/界面势垒的调制。这一发现将为改善钙钛矿光伏器件稳定性和提高器件性能铺平道路。

工作发表在Advanced Functional Materials, DOI：10.1002/adfm.201908920上，由我院李澄副教授/研究员担任共同通讯作者。Advanced Functional Materials是物理和材料方向的一区顶刊。这项工作得到国家自然科学基金（61974126, 51902273）、国家留学基金委和太阳集团官方网站入口南强拔尖人才计划的资助。

相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201908920

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.201908920

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