在太阳能电池研究领域，钙钛矿太阳能电池是一种极具潜力的新型太阳能电池技术。钙钛矿材料具有高吸收系数、长载流子扩散长度和高光致发光量子产率等特点，使其在光伏应用中表现出色。在研究中，逆钙钛矿太阳能电池（Inverted Perovskite Solar Cells, PSCs）因为具有较好的稳定性而受到重视。电子传输层（ETL）是这类电池的关键组成部分，它负责收集和传导电子，进而提高电池的整体性能。本研究提出了一种优化电子传输层的方法，通过聚合物优化的PCBM电子传输层，成功使逆钙钛矿太阳能电池的稳定效率超过20.6%。
要了解在逆钙钛矿太阳能电池中，全氟烃衍生物如[6,6]-phenylC61 butyric acid methylester（PCBM）是常用的电子传输层材料。然而，PCBM在电子迁移率、形成优质薄膜的复杂性以及在钙钛矿/PCBM界面的非辐射复合上存在局限性，这些问题导致逆钙钛矿太阳能电池相比正向结构的电池效率较低。
研究团队提出了一种有效的策略来克服这些挑战。他们使用了一种共轭型n型聚合物材料，将其与PCBM混合，形成了均匀的混合本体（Homogeneous Bulk Mixed, HBM）连续薄膜。这种HBM具有较高的电子迁移率和适合的能量水平。研究结果表明，HBM薄膜能够完全覆盖钙钛矿表面，增强了电子提取。HBM的电子捕获半径从PCBM的14.89nm降低至12.52nm，这是由于HBM具有更大的相对介电常数，从而减少了钙钛矿/HBM界面的非辐射复合。
此外，由于HBM电子传输层具有较高的疏水性，这也改善了器件的稳定性。研究结果显示，在常温常湿条件下放置45天后，基于HBM的逆钙钛矿太阳能电池的效率保持在初始值的80%。相比之下，对照设备的效率仅维持了初始值的48%。这一结果显著优于对照组，证明了HBM电子传输层能够显著提升逆钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率。
在材料科学领域，利用聚合物优化电子传输层的策略不仅提升了钙钛矿太阳能电池的性能，也为其他类型的光伏设备的设计和开发提供了有益的参考。这类研究有助于推动可再生能源技术的发展，对于实现光伏产业的商业化和可持续发展具有重要意义。
通过聚合物优化的PCBM电子传输层，使得逆钙钛矿太阳能电池不仅在转换效率上达到了新的高度，同时也极大地提升了设备在实际应用中的稳定性和耐久性。这些发现对于未来的钙钛矿太阳能电池研究和产业化发展，提供了宝贵的技术支持和理论基础。
