本文从与串联器件的适配性角度出发，对宽带隙钙钛矿的研究及其在倒置器件中的效率进展进行了简要概述。作者进一步讨论了界面载流子动态及其对此类器件性能的影响。随后，作者全面总结了倒置宽带隙钙钛矿(1.60 eV–1.80 eV)太阳能电池的界面工程，深入探讨了倒置器件中钙钛矿吸收层的上下界面修饰策略，并勾勒出有前景的研究方向。最后，本文对高性能、大面积宽带隙钙钛矿太阳电池界面工程的未来发展进行了展望。
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DOI:
https://doi.org/10.26599/EMD.2023.9370014
2、背景介绍>>
宽带隙钙钛矿太阳能电池(WBG PSCs)因其在串联太阳能电池中的潜力而引起了广泛的研究关注。然而，它们面临着高开路电压损耗和严重相不稳定等挑战。这些问题主要是由于宽带隙钙钛矿器件界面处的缺陷、离子迁移和能级失配的形成。同时，倒置钙钛矿太阳电池表现出优异的稳定性潜力和与串联器件的兼容性，使其成为宽带隙钙钛矿材料最有前途的应用。因此，对此类设备的界面调控制势在必行。
创新点：本文首次深入倒置宽带隙钙钛矿太阳电池(1.60 eV–1.80 eV)界面进行综述，重点回顾了钙钛矿层上部界面与埋底界面的修饰策略，并对此类研究给出有前景的发展方向。
3、图文介绍>>
图1. (a) 硅/钙钛矿叠层电池以及硅和钙钛矿的单结电池效率进展图。数据来源：National Renewable Energy Laboratory。(b) 单结太阳能电池和 (c) 多结太阳能电池光吸收示意图。(d) 单结和 (e) 双结太阳能电池可以吸收的光谱区域，授权引用自文献©Springer Nature。
图2. (a) 常见钙钛矿的结构示意图，A位阳离子类型决定了钙钛矿的分类（有机-无机杂化或全无机），授权引用自文献©Royal Society of Chemistry。(b) 常见钙钛矿的代表性光致发光光谱，对应的带隙范围从1.15到3.06 eV，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(c) CsPbI3随温度变化的相变示意图, 授权引用自文献©American Chemical Society。(d) 常规正置、倒置和碳基全无机PSCs的器件结构，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(e) 从2015年到2023年倒置宽带隙钙钛矿太阳电池的效率进展，无机CsPbI3的工作在绿色区域突出显示，以与其1.73 eV的有机-无机对应物进行区分。
图3. (a) 正置和倒置钙钛矿太阳电池中各种界面上的电荷传输示意图，每个界面可能都会造成损失，从而影响整体性能。(b) 典型钙钛矿太阳电池中的电荷转移和复合过程，授权引用自文献©John Wiley and Sons。
图4. 上界面修饰工作。(a) 钙钛矿薄膜的能级图，版权@ Elsevier。(b) 引入PIL前后钙钛矿和C60的能级图，授权引用自文献©Royal Society of Chemistry。(c) 和 (d) 不同后处理工艺的宽带带隙钙钛矿薄膜的时间分辨光致发光光谱，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(e) 采用低、中、高浓度PMABr/IPA溶液处理的钙钛矿结构示意图，授权引用自文献©Elsevier。
图5. 上界面修饰工作。(a) 显微镜-阴极发光扫描电子显微镜（SEM-CL）对参考样品和PI修饰钙钛矿材料的顶视图图像。可以通过将SEM次级电子图像（灰色）叠加在SEM-CL强度图像（黄色）上来区分PbI2，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(b) 倒置器件结构示意图以及三种PEAI，PEABr和PEAI的化学结构，授权引用自文献©Elsevier。(c) MHI后处理过程示意图以及MHI对钙钛矿表面的钝化示意图，授权引用自文献©Royal Society of Chemistry。(d) 残余PbI2诱导的LIPS。钙钛矿薄膜的顶视图SEM图像，包括原始样品，Pb(SCN)2处理和SR处理，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(e) 经n-丁基铵碘化物(BAI)和DSR策略处理后的残余应变释放过程的示意图，授权引用自文献©John Wiley and Sons。
图6. 埋底界面修饰工作。在倒置宽带隙钙钛矿太阳能电池中常用空穴传输材料的结构，(a) PTAA，和 (b) NiO。(c) 柔性宽带隙钙钛矿太阳能电池的器件结构，其中混合SAM (2PACz和MeO-2PACz)的比例为3:1，授权引用自文献©Springer Nature。(d) 埋底界面修饰的示意图及其使用的溶剂及其对应的给体数目，其中给体数表明与金属卤化物的配位强度，版权@ Elsevier。(e) PTAA和合理设计的SAMs的化学结构，及对应 (f) 表面静电势，授权引用自文献©Elsevier。
图7. 埋底界面修饰工作。(a) N719分子的化学结构和(b) 表面静电势。(c) 所用PSC结构示意图，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(d, e)基于indoloquinoxaline经合理设计的分子的化学结构。(f) 文献中PSC的PCE图。(g) 构成p-i-n结构WBG PSC的组件的能级图，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(h) HCCP的结构和器件结构的示意图。(i) PTAA和(j) PTAA/HCCP的表面接触角。(k) PTAA对照薄膜和 (l) PTAA/HCCP上的钙钛矿薄膜的SEM图像，授权引用自文献©Royal Society of Chemistry。
图8. 埋底界面修饰工作。(a) 通过ODAPbI4中间层构建准二维钙钛矿界面以及 (b) 存在和 (c) 无准二维钙钛矿电荷传输过程的示意图，授权引用自文献©John Wiley and Sons。(d) 不同GUA浓度下基底诱导的薄膜上GUA2PbI4优先结晶机制，授权引用自文献©John Wiley and Sons。
4、作者简介>>
王洪强，西北工业大学，材料学院，副院长，教授，博士生导师，国家级领军人才。2008年获中国科学院固体物理研究所博士学位，后分别在日本产业技术综合研究所、德国马普胶体与界面研究所、德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心以及英国利物浦大学从事研究工作，2015年加入西北工业大学。长期从液相激光制造与低碳能源器件研究。团队主要研究方向：钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells)、光电化学水分解(Photoelectrochemical Water Splitting)、锂离子/锂硫电池(Lithium/Lithium Sulphur Batteries)、量子点显示(QLED)、激光物质相互作用(Laser Matter Interation)、界面超声(Interfacaial Sonochemistry)。
陈睿豪，西北工业大学，材料学院，教授，博士生导师，入选翱翔新星、西安市“青托”人才计划。2021年博士毕业于厦门大学，2022年加入西北工业大学，主要从事分子化学调控高性能钙钛矿太阳能电池和组件研究。目前主持国家自然科学基金面上项目、青年项目，广东面上以及重庆面上等项目，陕西省科技创新团队核心骨干成员。担任中国体视学学会材料科学分会第八届委员会委员、Nano-Micro Letters青年编委以及Materials客座编辑。
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