研究人员揭示了钙钛矿太阳能电池中石墨二炔修饰的SnO2电子传输层的机理

中国科学院高能物理研究所(IHEP)孙宝云教授课题组近期利用氧化石墨二炔(GDYO)、氟化GDYO(FGDYO)和氮掺杂GDYO(NGDYO)改进了SnO2电子传输层(ETL)在钙钛矿太阳能电池中，并揭示了使用同步辐射技术的相关机制。这项研究发表在NanoToday上。

研究人员使用原位XRD跟踪了SnO2、PbI2和钙钛矿的生长过程，并使用原位XAFS跟踪了ETL和活性层之间界面上的化学键。他们发现掺杂的SnO2和PbI2之间更强的相互作用抑制了钙钛矿层中PbI2的结晶，并为PbI2前体提供了更多形成钙钛矿的机会，从而使钙钛矿更好地结晶。

此外，研究人员发现不同的GDY基材料具有不同的效果：NGDYO为ETL提供了最佳的导电性和最匹配的能级，但FGDYO–SnO2诱导了最佳的钙钛矿结晶度。三种GDY基材料也具有相同的效果：SnO2层和GDY基材料优化了SnO2层本身以及SnO2与钙钛矿层界面的性能，进而影响钙钛矿的生长。

原位XAFS首次捕获了关键界面键合信息，为利用同步辐射技术进行界面研究奠定了基础。同时，对添加剂作用机理的系统研究，有利于为提高钙钛矿器件性能的新思路提供科学依据。