Small：p型碳点表面修饰助力高效稳定CsPbI2Br太阳电池制备

[背景介绍]

近年来，各种碳纳米材料(富勒烯及其衍生物、石墨烯及其衍生物、碳纳米管、碳量子点等)被用于各种光伏器件的表面改性。与聚合物基表面修饰材料相比，碳纳米材料合成方便，成本低、稳定好，且修饰手段多样。目前，各种碳纳米材料已经在钙钛矿太阳电池方面得到了广泛应用。作为碳纳米材料中的新成员，碳点近年来引起了研究者的广泛关注，其具有便宜、稳定、无毒、可溶液制备等优点。同时，溶液合成的碳点具有丰富的官能团，如羟基、羰基、羧基和环氧基等，使其在钙钛矿光电器件领域具有潜在的应用前景。如，碳点可以促进钙钛矿结晶和电荷提取，阻止离子迁移，抑制迟滞，提高空气稳定性等，从而提高钙钛矿器件的光电性能。然而，功能化碳点在全无机钙钛矿电池方面的应用研究尚属空白。

鉴于此，陕西师范大学刘治科教授、刘生忠教授和北京化工大学谭占鳌教授（共同通讯作者）等人系统研究了p型碳点在CsPbI₂Br钙钛矿太阳电池方面的应用。作者通过将功能化的p型蓝色碳点(B-CDs)作为界面修饰层，获得了高效稳定的CsPbI₂Br钙钛矿电池。

[本文要点]

首先，具有丰富的N-H、C-N、C-O和C=O官能团的B-CDs通过氢键和配位键与钙钛矿中的I⁻和Pb²⁺离子分别作用，有效地钝化了CsPbI₂Br薄膜中的多种缺陷。

第二，p型B-CDs与n型钙钛矿形成P-N结，为有效提取空穴和阻挡电子提供了有效的通道。

第三，p型B-CDs提高了钙钛矿薄膜的疏水性，提高了CsPbI₂Br钙钛矿电池的稳定性。

综上，p型B-CDs表面修饰使CsPbI₂Br钙钛矿电池的效率达到16.76%，是无机CsPbI₂Br钙钛矿电池最高效率之一。此外，未封装的CsPbI₂Br钙钛矿电池在空气环境放置1000 h后，其效率仍能保持初始效率的95.33%，器件的稳定性得到显著改善。