2024年10月10日，香港城市大学化学系朱宗龙副教授团队在Science期刊发表题为「Long-term stability in perovskite solar cells through atomic layer deposition of tin oxide」的研究论文，港城大化学系Gao Danpeng高丹鹏/Li Bo李博、材料科学与工程系Liu Qi刘琪为论文共同第一作者，朱宗龙副教授为论文通讯作者。

朱宗龙，香港城市大学化学系副教授，专注于无机/有机材料设计以及光电子设备中材料的合成、物理性能和器件性能研究；2010年本科毕业于南京大学；2015年博士毕业于香港科技大学；2015-2017年于华盛顿大学从事博士后研究；后加入香港城市大学并组建光电材料与器件实验室。

该研究在保护钙钛矿的同时共沉积了钙钛矿和空穴选择性触点，从而在不使用富勒烯的情况下实现了SnOₓ/Ag的沉积。通过原子层沉积制备的SnOₓ可作为耐用的无机电子传输层。调整SnOₓ层中的氧空位缺陷可使功率转换效率（PCEs）>25%。与传统的p-i-n PSCs相比，该器件具有更高的稳定性，成功通过了多项基准稳定性测试。在65°C的模拟AM1.5照明条件下，器件在最大功率点连续运行2000小时后，PCE仍保持在95%以上。此外，经认证的T₉₇寿命超过1000小时。

DOI: 10.1126/science.adq8385

研究人员重新设计了一种倒置PSCs器件结构，将共沉积的钙钛矿和空穴选择性触点作为活性层直接沉积在ITO/玻璃上（其中ITO指氧化铟锡）。通过ALD制备的SnOₓ可作为持久的无机ETL，而无需使用富勒烯。为了消除钙钛矿/SnOₓ界面上的有害化学反应，在3-氟-苯乙基碘化铵（m-F-PEAI）表面钝化中引入了脂肪族胺功能化苝酰亚胺（PDINN），以提供与ALD沉积兼容的一步法钝化和缓冲中间层。

为了提高器件性能，通过引入微量氧空位来激活界面载流子并促进电子提取，从而操纵了活性层和SnOₓ之间的中间层，使PCE达到25.1%。与传统的p-i-n PSCs相比，这些器件还具有出色的稳定性。即使没有封装，该器件在各种有机和混合光伏器件稳定性国际峰会（ISOS）测试中也表现优异，老化衰减幅度不到典型p-i-n器件的十分之一。在65°C的长时间最大功率点跟踪（MPPT）稳定性测试中，该器件的T₉₅老化寿命超过2000小时（第三方认证的T₉₇稳定寿命超过1000小时）。

图1 | 器件制造和性能。

图2 | 层间调制。

图3 | 运行稳定性。

图4 | 环境稳定性。

该研究通过调节层间氧空位缺陷浓度，证明了以SnOₓ为特征的简化无富勒烯PSCs器件结构的有效性。该研究揭示了氧缺陷的微调降低了钙钛矿和ETL之间的负交错式（cliff-like）能带偏移，从而减少了载流子提取和转移过程中的能量损失。调制器件的效率高达25.1%，且稳定性极佳。在各种标准稳定性测试（如ISOS-D-1、ISOS-D-3、ISOS-LC-1和ISOS-O-1）中，未封装器件的衰减幅度不到传统p-i-n器件的十分之一。在65°C的长期MPPT稳定性测试中，该器件的T₉₅老化寿命超过2000小时（第三方认证的T₉₇稳定寿命超过1000小时）。这种简化、高效、稳定的器件结构为开发低成本、可重复的PSCs提供了启示。

--生化环材人