图 （a）ALD SnOx界面修饰的量子结太阳能电池器件与机理图。（b）参比器件与ALD SnOx器件的J−V特性曲线，插图为两种器件的15个样品的效率分布直方图。（c）参比器件与ALD SnOx器件正向（0-0.65 V）和反向（0.65-0 V）J−V特性曲线。（d）两种器件的电容随外加偏压的变化。

　　本工作在量子结太阳能电池中的FTO/PbS量子点界面处引入超薄ALD-SnOx缓冲层，以解决其界面载流子浓度突变的问题（图1a）。SnOx缓冲层成功提升了量子结太阳能电池的短路电流密度（Jsc）和开路电压（Voc），使SnOx修饰的器件（cell-SnOx）达到了11.55%的光电转换效率（图1b）。此外，本文还深入探究了量子结太阳能电池中回滞现象的起因。如图1c和1d所示，cell-w/o与cell-SnOx的回滞现象差异是由界面电容变化引起的。FTO与PbS量子点层界面处巨大的载流子浓度差导致cell-w/o极大的界面电容。因此，正向（反向）J−V测试条件下器件界面电容充电（放电），产生了大的瞬态负电流（正电流），使得测试电流低于（高于）光生电流，从而使cell-w/o产生严重J−V回滞。而低载流子浓度的SnOx界面层缓冲了FTO/PbS间的载流子浓度差，成功降低了电池界面电容，从而使cell-SnOx回滞现象大幅减弱。

　　本文围绕特殊的PbS量子结太阳能电池结构，并聚焦其FTO/PbS量子点界面载流子浓度突变的难题，成功实现量子结太阳能电池11.5%的记录效率。此外，本工作首次讨论了电容效应对量子点光伏中对J−V回滞现象的重要影响。成功通过SnOx缓冲层降低量子结器件的界面电容，大幅抑制了J−V回滞现象。

　　张昕彤教授/王莹琳教授团队长期致力于量子点光伏相关的材料及器件研究。本项成果证实了量子结器件结构在宽光谱、高效率太阳能电池领域的发展前景，并为实现量子结光伏的界面优化与探究量子点光伏回滞现象提供了新机理与思路。东北师范大学博士研究生贾玉雯为本文第一作者，张昕彤教授和王莹琳教授为本文通讯作者。相关论文在线发表在Advanced Science上。

论文信息：

Ultra-Thin SnOx Buffer Layer Enables High-Efficiency Quantum Junction Photovoltaics

Yuwen Jia, Haibin Wang, Yinglin Wang,* Chao Wang, Xiaofei Li, Takaya Kubo, Yichun Liu, Xintong Zhang,* and Hiroshi Segawa

Advanced Science

DOI: 10.1002/advs.202204725