钙钛矿太阳能电池中电子传输层现状研究

幸书林，何云飞，何继壮，李佳桦，符春林

(1.重庆科技学院冶金与材料工程学院，重庆 401331；2.纳微复合材料与器件重庆市重点实验室，重庆 401331)

0 引 言

图1 有机-无机杂化钙钛矿材料的晶体结构Fig.1 Crystal structures of organic-inorganic hybrid perovskite

钙钛矿太阳能电池一般为平面型结构，如图2所示[11-12]，由底电极、电子传输层、光吸收层、空穴传输层和上电极组成[13]。其中，电子传输层(electron transport layer, ETL)在钙钛矿太阳能电池中起着至关重要的作用[14]：(1)影响钙钛矿材料的晶体结构；(2)有效提取和输运光生电子；(3)与光吸收层、电极之间的界面影响载流子输运。

图2 钙钛矿太阳能电池的结构及能带关系示意图[11]Fig.2 Schematic diagram of structure and energy band relationship of perovskite solar cells[11]

为不断提高有机-杂化钙钛矿太阳能电池的光伏性能，近年来人们从电子传输层种类、尺寸、界面调控等角度开展了大量工作，本文将阐述这些方面的研究进展，为相关研究提供借鉴。

1 电子传输层种类

根据电子传输层的作用，它应与钙钛矿吸光层能级匹配，且具有电子迁移率大、透光率高等特点。目前电子传输材料主要分为两大类：金属氧化物、有机化合物。

1.1 金属氧化物

金属氧化物类电子传输材料普遍具备带隙可调、透光率高、载流子输运能力强等优点，在钙钛矿太阳能电池中得到了广泛应用。作为高效电子传输材料，还要与钙钛矿吸光材料具有良好的能级匹配关系，如图3所示[14]。目前比较常见的金属氧化物电子传输材料主要有TiO2、ZnO、SnO2等。

图3 常见的金属氧化物材料与钙钛矿光吸收层及透明导电基底的能级关系图[14]Fig.3 Energy level diagram of metal oxide materials with perovskite light absorption layer and transparent conductive substrate[14]

1.1.1 TiO2

钙钛矿太阳能电池来源于染料敏化太阳能电池的结构，所以TiO2也是最早被用于钙钛矿太阳能电池的电子传输材料。……