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中國石油大學(華東)和青島理工大學的研究人員報告了一種新的分子橋接策略，以解決鈣鈦礦太陽能電池(PSC)中已知的挑戰—鈣鈦礦吸收層和載流子提取層(CEL)之間埋地界面的接觸不良。
(a)制備完成的器件示意圖。(b)對照器件和目標器件的J-V曲線。(c)未添加和添加H2KNO3S的PSC的功率轉換效率(PCE)分布。(d)對照器件和目標PSC的外量子效率(EQE)光譜及積分電流密度。(e)暗條件下J-V曲線，(f)不同電子傳輸層(ETLs)下僅電子鈣鈦礦器件的空間電荷限制電流(SCLC)曲線。(g) PSC的電化學阻抗譜(EIS)奈奎斯特圖。(h)對照器件和目標PSC的莫特-肖特基(Mott-Schottky)曲線。(i)對照器件和H2KNO3S處理器件在恒定模擬太陽光照(100 mW cm?2)下進行1000小時連續最大功率點(MPP)追蹤。
通過引入氨基磺酸鉀(H?KNO?S)作為SnO?ETL和鈣鈦礦層之間的橋接分子，該團隊在器件效率和穩定性方面都取得了提高。這種多功能分子具有–SO??和–NH?基團以及K?陽離子，可同時增強界面潤濕性，鈍化深層缺陷狀態，并加強層之間的化學錨定。
經過H?KNO?S處理后，鈣鈦礦薄膜表現出均勻、無針孔的形貌，晶體垂直排列，而SnO?層的電導率顯著增加。–SO??和非配位Sn??之間以及–NH?(–SO??)和缺陷Pb2?/I?位點之間的分子相互作用有效地降低了界面缺陷密度-從6.44 × 101? /cm3降低到4.98 × 101? /cm3 -并提高了表面潛力，以提高更高效的載體提取。
結果，處理后的器件的功率轉換效率從21.45%提高到23.04%，運行穩定性大大增強。即使沒有封裝，在典型濕度條件下連續照明1000小時后，處理過的PSCs仍保留了超過85%的初始效率。
這項工作強調了埋地界面工程在提高PSC性能方面的重要性，并證明像H?KNO?S這樣具有成本效益、結構簡單的分子可以在效率和耐用性方面帶來顯著的提升。這些發現可以為可擴展的高性能鈣鈦礦光伏開辟一條實用的道路。
