电子传输层与金属电极的界面电子抽取效率是决定钙钛矿太阳能电池器件性能的核心因素，其界面能级匹配特性直接调控电荷传输行为，而富勒烯/金属界面低阻接触的微观构建机制一直尚不明确。针对该关键问题，多伦多大学吕正红团队联合北京大学朱瑞、陈鹏团队开展了系统研究，阐明了镱（Yb）修饰改性C₆₀界面的电子作用机制与器件优化原理。研究结合准原位光电子能谱、X射线与紫外光电子能谱以及反射电子能量损失谱多维度表征，证实镱原子可自发扩散至C₆₀晶格中，原位形成厚度约1.44nm的简并n⁺掺杂界面层，构筑得到浅型n–n⁺同质结结构。
镱诱导的重掺杂效应可引发显著的费米能级钉扎效应，不仅将C₆₀的本征功函数由4.55eV降至2.50eV，还使费米能级上移至C₆₀最低未占分子轨道之上。该界面特性使体系进入巴丁极限，有效脱离了顶电极本征功函数的能级约束，从根本上消除了高功函数金属电极易产生的肖特基势垒问题。基于这一独特优势，银、铜、金等多种金属材料均可作为通用电极应用于钙钛矿器件，且能够保持优异的电子抽取能力，彻底突破了传统电极选型的局限。
反式钙钛矿太阳能电池器件测试结果表明，引入该n–n⁺同质结结构后，不同金属电极体系的器件均实现了稳定且优异的光电转换效率。其中，金电极器件的填充因子由65.5%大幅提升至77.7%，直观验证了镱掺杂界面对电荷传输与收集性能的显著优化效果。该研究由吕正红、朱瑞、陈鹏团队合作完成，重新明确了钙钛矿及有机光电器件的阴极界面设计核心：电荷抽取性能主要由界面掺杂调控，而非电极材料本身。利用镱缓冲层构建n⁺掺杂缓冲界面的策略，为制备低阻抗、高化学稳定性的电极接触界面提供了普适性技术路径，为高性能钙钛矿光伏器件的进一步发展提供了重要的理论支撑与技术指导。
文献信息
UniversalMetalElectrodeContactsinPerovskiteSolarCellsviaFermi-LevelPinningatYb-Dopedn+FullereneInterfaces
Deng-KeWang,Pei-XiongWang,Jun-TaoHu,PengChen,NanChen,Lin-RuiZhen,Lin-JieDai,Chang-ShengShi,Ke-LeiZu,TaoZhang,QiangZhu,Yong-BiaoZhao,RuiZhu,Zheng-HongLu
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.78082
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