金属有机-无机杂化钙钛矿资料因其精华的光电本质被以为是最具潜力的第三代光伏资料之一。目前，试验室造备的钙钛矿太阳能电池的光电转化结果已与单晶硅太阳能电池相当。然而，因为钙钛矿资料中，导致光生电子和空穴的复合印刷，进而低落了太阳能电池的结果。因而，平均钙钛矿光伏器件中光生电子与空穴的折柳提取结果对提拔器件本能有着紧急的道理。

　　近期，该团队行使气泡模板印刷微纳电荷传输界面，造备了高度与周期可控的SnO 2电子传输层（ETL）构造，并将其操纵于钙钛矿太阳能电池的电子传输层。他们印刷造备了拥有微纳构造电子传输界面的钙钛矿太阳能电池，告终了25.35%的光电转化结果（图1）。连结表面模仿计划，编造推敲了嵌入式的n型微纳构造关于激子传输与器件本能的影响法则（图2）。推敲证据，微纳构造界面同时还供应了钙钛矿薄膜的滋长支架，革新了钙钛矿薄膜的状貌（图3）。载流子动力学领悟证据泛亚电竞，微纳构造的嵌入有用提拔了光生电子的抽取速度和复合薄膜中的电子转移率（图4）。同时，基于印刷微纳传输界面的钙钛矿光电探测器也呈现出更优的器件本能（图5）。该劳动呈现了气泡模板可控拼装有序微纳构造的普适性，并编造探究了微纳传输界面临于钙钛矿活性层的结晶与电荷输运等作为的调控法则，为修筑高效钙钛矿光伏器件供应了新的思绪。

　　行使课题组前期开荒的气泡模板印刷设施泛亚电竞，本劳动以二维气泡阵列行动模板，正在导电金属氧化物基底上拼装重积构造高度有序的SnO 2微纳构造阵列。通过气泡模板印刷造备的SnO 2微纳阵列正在周期和高度上均高度可控，为进一步正在钙钛矿光伏器件中构修微纳构造界面供应了杰出的调控空间。当SnO 2微纳构造阵列行动电子传输构造嵌入钙钛矿活性层后，光生电子可被更有用的向阴极传输，从而提拔了光生电子的提取和传输结果。带有SnO 2微纳阵列电子传输构造的钙钛矿太阳能电池呈现出了25.35%（经第三方认证为25.07%）的光电转化结果。

　　图1.SnO2阵列ETL及相应PSCs的造备与表征。a）SnO2阵列ETL的造造工艺示贪图。b）SnO2阵列的光学照片，c）SnO2阵列的SEM图像。d）重积经过中差异表部压力下SnO2阵列的高度。e）差异高度SnO2阵列的光透过率。f）基于SnO2阵列ETL的PSC的SEM横截面图像。g）PSCs中载流子提取的示贪图。h）J-V表征；i）PSCs的EQE谱。

　　通过COMSOL模仿探究了SnO 2纳米构造形式、高度、周期对光伏器件本能的影响。推敲证据，基于种种SnO 2纳米构造几何形式的PSC中，静电势从空穴传输层（HTL）到纳米构造的SnO 2 ETL渐渐加多，将电子推向SnO 2纳米构造，进步了光生电子和空穴的折柳结果，同时造止了PSC中电荷载流子的重组；关于光生电子浓度，正在拥有三角形SnO 2纳米构造的PSC中扶植了两条光电子形成途径，明显放大了三角构造两侧的光生电电子浓度泛亚电竞，推进SnO 2有用提取钙钛矿中的光生电子。基于差异高度的器件本能模仿，证据跟着三角形高度的升高而呈上升趋向泛亚电竞，当高度为400 nm时，可告终25.50%的最佳模仿PCE；基于差异周期的器件本能模仿，发觉图案边长为1 μm时可告终29%的最佳模仿PCE。这些结果证据印刷，印刷微纳构造ETL正在高效PSC中拥有浩大的潜力。

　　图2.基于纳米构造SnO2 ETLs的PSCs中载流子输运的表面模仿。a-d）基于差异形式的SnO2纳米构造:正方形、正方形半圆、正方形三角形和三角形构型，模仿了PSCs的静电势和光生电子浓度漫衍。e）电势漫衍。f、g）SnO2纳米构造和钙钛矿中沿Z宗旨的光生电子浓度漫衍。h）模仿PCE随三角形SnO2纳米构造高度和基底尺寸的转化。h）差异SnO2阵列密度的PSC的光生电子浓度漫衍（a代表SnO2六角形图案的边长）。i）模仿差异SnO2阵列密度下PSCs的J-V性子。j）钙钛矿薄膜中SnO2阵列的空间占据率和相应的器件本能。

　　通过气泡模板印刷发造备的SnO 2微纳阵列，其高度可从200-400 nm毗连可调，并精细嵌入钙钛矿层中。除了更疾的提取传输钙钛矿层中的光生电子，SnO 2微纳阵列还为溶剂法造备的钙钛矿薄膜供应了成核位点与结晶支架，掩盖正在SnO 2微纳阵列上的钙钛矿薄膜呈现出了更大的晶粒尺寸和更有序的薄膜取向。

　　图3.SnO2阵列ETLs表面涂覆钙钛矿膜的状貌。a）基于差异阵列高度SnO2阵列ETLs的PSCs的SEM截面图。b、c）平面SnO2和300 nm SnO2阵列ETLs上涂覆钙钛矿层的GIWAXS弧线，d、e）KPFM弧线。f）GIWAXS剖面的方位角整合。g）KPFM结果的CPD线.载流子传输动力学

　　正在引入SnO 2微纳阵列后，钙钛矿薄膜中的电子瞬态荧光寿命从750.8 ns低落至514.7 ns泛亚电竞，证据SnO 2微纳阵列有用提取了钙钛矿层中的光生载流子。同时，钙钛矿-SnO 2微纳阵列复合薄膜中的电子转移率也从1.15上升至3.25 cm 2V -1s -1。更高的电子转移率、更般配的能级漫衍、更优的薄膜状貌使所造备的钙钛矿太阳能电池拥有更高的光电转化结果。

　　基于SnO2阵列ETLs的钙钛矿膜载流子动力学表征。a）基于差异阵列高度的SnO2阵列ETLs的钙钛矿薄膜的稳态PL光谱。b）石英上涂覆钙钛矿薄膜的TRPL光谱。c）基于差异阵列高度的SnO2阵列ETLs的钙钛矿薄膜的TRPL光谱。d）纯空穴钙钛矿二极管、e）平面SnO2 ETL、f）200 nm SnO2阵列ETL、g）300 nm SnO2阵列ETL和h）400 nm SnO2阵列ETL的暗J-V性子。i、j）差异阵列高度的SnO2阵列ETL的UPS。k）基于差异阵列高度SnO2阵列ETL的PSCs能带陈列。

　　除了正在太阳能电池中的操纵，SnO 2微纳阵列也被用于钙钛矿光电探测器中的电子提取印刷。正在引入SnO 2微纳阵列后，干系的钙钛矿光电探测器呈现出了更高的反响度（30.1 A W -1）、探测率（2.41×10 12 Jones）和表量子结果（7052.41%）。同时正在弱光成像探测中也呈现出优异的成像本能。

　　通过气泡模板印刷设施造备的有序SnO 2微纳阵列，有用进步了钙钛矿光伏器件中的光生电子传输结果，并供应了更优的薄膜状貌泛亚电竞，从而提拔了钙钛矿光电器件的本能。该劳动揭示了基于微纳构造界面的载流子传输机造，呈现了通过气泡模板印刷战术精准修筑微纳构造界面的潜能，为钙钛矿光伏器件的构造安排供应了新思绪。

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