前 言

2月5号，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）&南方科技大学&天津大学&福建师范大学联合发表Joule,《Solubilizing and stabilizing C60 with n-type polymer enables efficient inverted perovskite solar cells》，旨在解决C60颗粒在溶液中聚集的问题，实现C60电子传输层的溶液法制备。作者采用n-型聚合物稳定了C60分散，基于溶液加工的C60电子传输层的倒置钙钛矿太阳能电池器件效率>25%，优于PCBM的器件，且稳定性优异。

正 文

背景：富勒烯 C60 目前是钙钛矿太阳能电池（PSC）中表现最佳的电子传输层（ETL），但在溶液中容易发生聚集。因此，通常采用高成本且复杂的热蒸发方法来沉积高质量的 C60 ETL。

策略：为了解决这一挑战，作者引入了一种 n 型聚合物添加剂，能够使 C60 分子溶解并稳定，从而实现高效且稳定的溶液处理 C60（SP-C60） ETL。该成就归功于 n 型聚合物与 C60 之间精确控制的分子间相互作用和匹配的性质。

器件：

效率：加入 5 wt% 聚合物的 SP-C60 ETL 实现了冠军功率转换效率 25.60%（认证值 25.09%）。这不仅是目前 溶液加工的C60 器件中性能最高的，也是与最先进的热蒸发 C60 器件竞争力十足的重要突破。

稳定性：冠军器件显示出显著提升的稳定性（T95，光照 > 1800 小时；T80，热 > 700 小时）。

器件制备：

基底准备：将ITO玻璃使用超声波清洗机清洗，清洗液包括洗涤剂、去离子水和异丙醇（IPA）。清洗后，通过氮气干燥，随后将ITO玻璃储存于干燥柜中。使用前，ITO玻璃在紫外-臭氧处理下处理10分钟。

HTL：将NiOx纳米颗粒分散在混合溶剂（水：IPA = 3:1）中，浓度为10 mg/mL。为了制备NiOx层，将该溶液以3000 rpm的速度旋涂30秒，并在100°C下退火10分钟。然后，制备0.1 mg/mL Me-4PACz IPA溶液，并以4000 rpm的速度旋涂30秒，再在100°C下退火10分钟。

表面钝化：使用2 mg/mL PEAI:MAI = 2:1的混合溶液（IPA:DMF = 200:1），4000 rpm下旋涂30秒，并在105°C下退火10分钟进一步钝化钙钛矿表面。

溶液加工的C60：制备2 mg/mL TPDI-BTI溶液，溶剂为DCB。然后，使用TPDI-BTI溶液溶解C60粉末。通过添加不同浓度的TPDI-BTI溶液或空白DCB溶剂，调节TPDI-BTI:C60的重量比。TC-X溶液的总浓度设置为25 mg/mL。例如，TC-5溶液是通过将20 mg的C60粉末溶解在500 μL TPDI-BTI DCB溶液和340 μL DCB溶剂中制备的。混合溶液在40°C下搅拌2小时，形成完全溶解的紫色溶液，适用于TC-5和TC-10样品（TC-0、TC-2.5和TC-3.3样品未完全溶解）。然后，将未过滤的溶液以3000 rpm的速度旋涂在钙钛矿上，旋涂20秒，并在100°C下退火10分钟。

对比，PCBM ETL是通过将20 mg/mL的PCBM CB溶液以3000 rpm的速度旋涂20秒在钙钛矿上制备的。接着，0.5 mg/mL BCP IPA溶液以6000 rpm的速度旋涂30秒，并在80°C下退火10分钟。最终，采用热蒸发法在2 × 10−4 Pa下蒸发80 nm的银电极，完成PSC的制备。

原文：DOI: 10.1016/j.joule.2024.101817