《工程科学学报》：SnO2基钙钛矿太阳能电池界面调控与性能优化.pdf_大学文库

《工程科学学报》录用稿，htps:/doi.org/10.13374/i,issn2095-9389.2021.08.13.004©北京科技大学2020 SnO2基钙钛矿太阳能电池界面调控与性能优化摘要近十余年来，钙钛矿太阳能电池光电转换效率从3.8%提升至目前的25.5%，有望成为下一代商业用薄膜太阳能电池。然而，目前广泛使用的T02电子传输层电子迁移率低、退火温度高，紫外光照稳定性差等特性使得Ti0基钙钛矿太阳能器件电池性能，尤其是长期稳定性，面临巨大挑战。SO,由于良好的电子迁移率、适宜的能带结构、简单的低温溶液合成以及稳定的化学结构等优点成为替代T0,电子传输层的首选。目前，优化调控SO/钙钛矿薄膜以及钙钛矿/空穴传输层界面来是提升SQ,基钙钛矿太阳能电池电池效率、稳定性性能优化引发研究热潮的送键。因此，深入理解以及调控优化$9与钙钛矿薄膜界面结构至关重要。鉴于此，本文详细介绍了S0,电子传输层本体与表面、A钙钛矿本体晶界及表面缺陷类型及特征，重点总结了SO2电子传输层/钙钛矿、钙钛矿/空穴传输层界面调控及性能提升的研究进展。最后，针对 SO2基钙钛矿太阳能电池器件界面调控与性能优化的研究趋势和发展方向做出展望。关键词钙钛矿太阳能电池：SnO:缺陷钝化：界面调控性能优化分类号0472 Interface Modification and Performance Optimization of SnOz Based Perovskite Solar Cells ABSTRACT Over the past decade,the power conversion efficiency of perovskite solar cells has increased from 3.%to the current 255%,whichis expected to become the next generation of commercial thin-film solar cells. However,the widely used i electron transport layer has low electron mobility.high annealing temperature.and poor UV light stabilty.which make TiO based perovskite solar cells face challenges in performance.especially the long-iem stability)the widely used Ti.eleetron-transport-layers-eurrently face ehallenges in deviee performange espeeially -long-term-stability,due to itslow eleetron-mobility,high annealing temperature,and poor UVlight stability-SnO is expected to be the first choice to replace TiO:electron transport layers because of its high electron mobility,suitable band structure,low-temperature solution synthesis and stable chemical structure. Although the certified maximum efficiency of state-of-the-art SnO-based perovskite solar cells had exceeded 25%which was still below the theoretical limit of its efficiency.Therefore.the use of component engineering. interface engineering.solvent engineering and other methods to improve the efficiency and stability of SnO2-based perovskite solar cells has become a research hotspot.At present,regulating the SnOperovskite and perovskite/hole transport layer interface is the key to the performance optimization of Sno-based perovskite solar cells.Most researches focused on improving the charge transport performance of Sno,and the modification of the

SnO2基钙钛矿太阳能电池界面调控与性能优化 摘要近十余年来，钙钛矿太阳能电池光电转换效率从 3.8%提升至目前的 25.5%，有望成为下一代商业用薄膜太阳能电池。然而，目前广泛使用的 TiO2电子传输层电子迁移率低、退火温度高、紫外光照稳定性差等特性使得 TiO2基钙钛矿太阳能器件电池性能，尤其是长期稳定性，面临巨大挑战。SnO2由于良好的电子迁移率、适宜的能带结构、简单的低温溶液合成以及稳定的化学结构等优点成为替代 TiO2电子传输层的首选。目前，优化调控 SnO2/钙钛矿薄膜以及钙钛矿/空穴传输层界面来是提升 SnO2基钙钛矿太阳能电池电池效率、稳定性性能优化引发研究热潮的关键。因此，深入理解以及调控优化 SnO2与钙钛矿薄膜界面结构至关重要。鉴于此，本文详细介绍了 SnO2电子传输层本体与表面、，钙钛矿本体、晶界及表面缺陷类型及特征，重点总结了 SnO2电子传输层/钙钛矿、钙钛矿/空穴传输层界面调控及性能提升的研究进展。最后，针对 SnO2基钙钛矿太阳能电池器件界面调控与性能优化的研究趋势和发展方向做出展望。关键词钙钛矿太阳能电池；SnO2；缺陷钝化；界面调控；性能优化分类号 O472 Interface Modification and Performance Optimization of SnO2 Based Perovskite Solar Cells ABSTRACT Over the past decade, the power conversion efficiency of perovskite solar cells has increased from 3.8% to the current 25.5%, which is expected to become the next generation of commercial thin-film solar cells. However, the widely used TiO2 electron transport layer has low electron mobility, high annealing temperature, and poor UV light stability, which make TiO2 based perovskite solar cells face challenges in performance, especially the long-term stability. the widely used TiO2 electron transport layers currently face challenges in device performance, especially long-term stability, due to its low electron mobility, high annealing temperature, and poor UV light stability. SnO2 is expected to be the first choice to replace TiO2 electron transport layers because of its high electron mobility, suitable band structure, low-temperature solution synthesis and stable chemical structure. Although the certified maximum efficiency of state-of-the-art SnO2-based perovskite solar cells had exceeded 25%, which was still below the theoretical limit of its efficiency. Therefore, the use of component engineering, interface engineering, solvent engineering and other methods to improve the efficiency and stability of SnO2-based perovskite solar cells has become a research hotspot. At present, regulating the SnO2/perovskite and perovskite/hole transport layer interface is the key to the performance optimization of SnO2-based perovskite solar cells. Most researches focused on improving the charge transport performance of SnO2 and the modification of the 《工程科学学报》录用稿，https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.08.13.004 ©北京科技大学 2020 录用稿件，非最终出版稿

Finally,the research directions of SnO2-based perovskite solar cells on interface modification and performance optimization are summarized and prospected. KEY WORDS perovskite solar cells;SnO2;defect passivation;interface modification;performance optimization 钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)因其优异的光电转换效率和较低的制备成本成为光伏领域研究的热点。自2009年以来，基于钙钛矿材料成分调控以及电池结构的优化的研究取得重大突破，目前认证的单结PSCs的光电转换效率达到25.5%，有望成为新一代商业化薄膜太阳能电池的首选。除了钙钛矿材料特有的光电特性外，高效的钙钛矿太阳能电池还得益于“非对称p-结”式的器件结构，如平面和介观编构(（如图1所示)句。其中，“-ip”正式平面结构因其高效且制备工艺简单而获得研流者泛关注。在平面结构“FTO/致密电子传输层(Electron Transport Layer,.ETL钙钛W层(Perovskite Layer)/空穴传输层(Hole Transport Layer,.HTL)背电极”中，电子传输层、钙钛矿层及空穴传输层材料的选择与优化、各层间的界面电荷传输特性直接制约着电池性能7-。因此，选择合适的功能层材料以及调控功能层界面成为钙钛矿太阳能电池性能提升的关键。其中，电子传输层主要是将钙钛矿层中产生的光生电子传导至透明导电电极 (FTO),同时阻止FTO上的电子与钙钛矿层中的空六发生复合o。因此，电子传输层的选择一般需要满足以下几点要求：良好的化学稳定性，不与FTO电极和钙钛矿层发生反应：较高的载流子迁移率，便于快速传输电子；合的能级匹配，其LUMO略低于或等于钙钛矿材料的最低未占据分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO),同时其最高占据分子轨道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)低于钙钛矿层的HOMO。常用的电子传输层主要有金属氧化物半导体TiO,5,、ZnO山、SnO,2. 、Nb2O,、Zn2SO,6、BaSnO,m、SrTiO,以及有机半导体PCBMI9等。其中，TiO2由于无毒廉价、化学性质稳定、一形貌可控以及与钙钛矿良好的能级匹配等特点而广泛应用于PSCs 中，响。然而，体相TiO2的电子迁移率只有0.1-4cm2.V1s,电荷抽取效率不高，导致 TiO2/Perovskite界面存在电荷积累Po。研究发现，基于TiO2平面器件效率相对较低 (500C)退火改善结晶，这不利于柔性以及然酿费器件的制备。因此，，一寻求更合适的电子传输材料替代TO2 成为进一步提升鬼池效率、稳定性及消除迟滞的重要途径2,2。 SnO2体相电（进移率为240cm2.V-1s,远高于TiO2(0.1-4cm2.V1s),为提升界面电荷的传输效率减沙界面电荷积累、降低非辐射性复合提供了可能。相比于TiO2,SnO2合适的能带位置更有利于ETL/Perovskite界面能级匹配，改善界面电荷传输，减小甚至消除器件的迟溢效应-2。另外，Sn02的低温((<200℃)溶液制备更凸显优势，为柔性器件的开发应用提供了可行性。2015年，Dai等人2和Fang等人2首次利用SnO2取代TiO2作为 PSCs电子传输材料，分别取得了10.18%和17.2%的光电转换效率，拉开了SnO2电子传输材料研究的序幕。Jiang等人制备的SnO2基PSCs首次获得23.32%的NREL认证效率，且无迟滞效应，充分说明SO2取代TiO2作为电子传输材料的研究潜力。自2015年以来，研究人员针对SO2基平面PSCs进行了系统且深入的探讨，电池效率取得重大突破B2。目前文献报道的SnO2基PSCs最高效率可达25.2%，进一步证明了SnO2取代TiO2作为电子传输材料的应用潜力2)。然而，文献调研表明低温溶液制备的SO2电子传输层普遍仍存在结晶性差、导电性不高理想的问题，一。并且SO2本体及表面存在大量缺陷，成为捕捉载流子的陷阱，降低器件光电转换效率。通过SnO2前驱液掺杂以改善SnO2本体导电性和优化能级匹配

Finally, the research directions of SnO2-based perovskite solar cells on interface modification and performance optimization are summarized and prospected. KEY WORDS perovskite solar cells; SnO2; defect passivation ; interface modification; performance optimization 钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）因其优异的光电转换效率和较低的制备成本成为光伏领域研究的热点。自 2009 年以来，基于钙钛矿材料成分调控以及电池结构的优化的研究取得重大突破，目前认证的单结 PSCs 的光电转换效率达到 25.5%，有望成为新一代商业化薄膜太阳能电池的首选[1-4]。除了钙钛矿材料特有的光电特性外，高效的钙钛矿太阳能电池还得益于“非对称 p-n 结”式的器件结构，如平面和介观结构（(如图 1 所示)）[5]。其中，“n-i-p”正式平面结构因其高效且制备工艺简单而获得研究者们广泛关注[6]。在平面结构“FTO/致密电子传输层（Electron Transport Layer, ETL）/钙钛矿层（Perovskite Layer）/空穴传输层（Hole Transport Layer, HTL）/背电极”中，电子传输层、钙钛矿层及空穴传输层材料的选择与优化、各层间的界面电荷传输特性直接制约着电池性能[7-9]。因此，选择合适的功能层材料以及调控功能层界面成为钙钛矿太阳能电池性能提升的关键。其中，电子传输层主要是将钙钛矿层中产生的光生电子传导至透明导电电极（FTO），同时阻止 FTO 上的电子与钙钛矿层中的空穴发生复合[10]。因此，电子传输层的选择一般需要满足以下几点要求：良好的化学稳定性，不与 FTO 电极和钙钛矿层发生反应；较高的载流子迁移率，便于快速传输电子；合适的能级匹配，其 LUMO 略低于或等于钙钛矿材料的最低未占据分子轨道（Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO），同时其最高占据分子轨道（Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO）低于钙钛矿层的 HOMO。常用的电子传输层主要有金属氧化物半导体 TiO2 [5,6] 、 ZnO[11] 、 SnO2 [12- 14]、Nb2O5 [15]、Zn2SO4 [16]、BaSnO3 [17]、SrTiO3 [18]以及有机半导体 PCBM[19]等。其中，TiO2由于无毒廉价、化学性质稳定、形貌可控以及与钙钛矿良好的能级匹配等特点而广泛应用于 PSCs 中[5,6]。然而，体相 TiO2 的电子迁移率只有 0.1-4 cm2 ·V-1 s-1，电荷抽取效率不高，导致 TiO2/Perovskite 界面存在电荷积累 [20]。研究发现，基于 TiO2 平面器件效率相对较低（500 ℃）退火改善结晶，这不利于柔性以及大面积器件的制备。因此，，寻求更合适的电子传输材料替代 TiO2 成为进一步提升电池效率、稳定性及消除迟滞的重要途径 22,23。 SnO2体相电子迁移率为 240 cm2 ·V-1 s-1，远高于 TiO2（0.1-4 cm2 ·V-1 s-1），为提升界面电荷的传输效率、减少界面电荷积累、降低非辐射性复合提供了可能。相比于 TiO2，SnO2合适的能带位置更有利于 ETL/Perovskite 界面能级匹配，改善界面电荷传输，减小甚至消除器件的迟滞效应[21-23]。另外，SnO2的低温(（<200 ℃)）溶液制备更凸显优势，为柔性器件的开发应用提供了可行性。2015 年，Dai 等人[24]和 Fang 等人[25]首次利用 SnO2取代 TiO2作为 PSCs 电子传输材料，分别取得了 10.18%和 17.2%的光电转换效率，拉开了 SnO2电子传输材料研究的序幕。Jiang 等人[3]制备的 SnO2基 PSCs 首次获得 23.32%的 NREL 认证效率，且无迟滞效应，充分说明 SnO2取代 TiO2作为电子传输材料的研究潜力。自 2015 年以来，研究人员针对 SnO2基平面 PSCs 进行了系统且深入的探讨，电池效率取得重大突破[3,26]。目前文献报道的 SnO2基 PSCs 最高效率可达 25.2%，进一步证明了 SnO2取代 TiO2作为电子传输材料的应用潜力[27]。然而，文献调研表明低温溶液制备的 SnO2电子传输层普遍仍存在结晶性差、导电性不高理想的问题，。并且 SnO2本体及表面存在大量缺陷，成为捕捉载流子的陷阱，降低器件光电转换效率。通过 SnO2前驱液掺杂以改善 SnO2本体导电性和优化能级匹配，录用稿件，非最终出版稿

(a) (b) (c) (d) HTM Perovskite 5a0, HTM SO片 1sno111 TCO substrate TCO substrate 图1平面结构：(a)正式((n-ip):(b)反式f(p-i-n》:介观结构：(c)多孔结构和(d)纳米阵列结构 Fig.1 Planar structure:(a)Regular(n-i-p):(b)Inverted(p-i-n):Mesoscopic structure:(c) Mesoporous structure and (d)Nanoarray structure 1Sn02电子传输层 1.1Sn0z的基本特性钙钛矿太阳能电池中应用的SO2通常为四方金红石结构(（如图2@所示），属于 P42/mnm空间群，晶胞参数为a==y=90°，a=b=0.473nm,c=Q38nm,具有稳定的化学结构P。如图2b)所示，SO2导带能级位于-4.5eV左右(（相对真空能级）)，而目前 MAPbI3、FAPbIs、MAPbBrs等钙钛矿材料导带位于3.4-3.9eY,因此，SnO2能与钙钛矿材料形成能级匹配。另外，SnO2体相电子迁移率达到240cm头，远高于Ti02t(0.1-4 cm2-Vs),较大的电子迁移率可以促进光生电子的快速输送，减少SnO/Perovskite界面电荷累积，降低光生电子空穴的复合几率，进而提升器仲效率。除了自身的特性，制备方法在一定程度上影响着SO2薄膜形态、导电性以及缺陷态密度。考虑到钙钛矿太阳能电池的商业化发展，角简便、经济的方法制备高质量SO2电子传输材料将有利于钙钛矿太阳能电池大面积的推⑦减用。 a -4.5 39 43 42415 -45 To 75 7 1.56 图2a)SnO2晶体结构：(b)常见电子传输层LUMO与HOMO能级 Fig2(SnO Crystal structure:(b)LUMO and HOMO energy levels of the electron transport layers 1.2SnO,意膜的制备方法溶胶凝胶法是目前制备SO2薄膜最普遍的方法，因其操作简单、实验条件容易控制而在实验室范围广泛应用Bo,3。具体制备流程如下：通常在透明氧化物导电基底上旋涂SO2 前驱液(（一般由Sn盐溶解在有机溶剂（乙醇、异丙醇等）中，S盐发生水解(（或醇解))、聚合而形成透明稳定的胶体溶液)，然后在一定转速下甩胶得到均一的液体薄膜，再转移到加热板上一定温度下退火得到致密均一、结晶性好的SO2薄膜。其中，胶体粒子大小、溶剂挥发速度、退火温度成为溶胶凝胶制备高质量SO2薄膜的关键。研究发现，SnO2前驱液浓度直接影响SnO2薄膜的厚度。2015年，Ke等人2首次将 SnCl22HO的乙醇溶液作为前驱体使用溶胶凝胶法制备了SnO2纳米晶薄膜。研究发现，随着前驱液浓度的增大，SO2薄膜厚度逐渐增大，得到器件效率先增大后减小。进一步优化薄膜厚度后，基于Glass/FTO/SnO2/MAPbI3/Spiro-OMeTAD/Au结构的器件获得了l6.02%的

图 1 平面结构：(a) 正式 (（n-i-p)）；(b) 反式 (（p-i-n)）；介观结构：(c) 多孔结构和 (d) 纳米阵列结构. Fig.1 Planar structure：(a) Regular (n-i-p)；(b) Inverted (p-i-n)； Mesoscopic structure：(c) Mesoporous structure and (d) Nanoarray structure. 1 SnO2电子传输层 1.1 SnO2的基本特性钙钛矿太阳能电池中应用的 SnO2通常为四方金红石结构(（如图 2(a)所示)），属于 P42/mnm 空间群，晶胞参数为 α=β=γ= 90°，a = b = 0.473 nm，c = 0.318 nm，具有稳定的化学结构[28]。如图 2(b)所示，SnO2导带能级位于-4.5 eV 左右(（相对于真空能级)），而目前 MAPbI3、FAPbI3、MAPbBr3等钙钛矿材料导带位于 3.4-3.9 eV，因此，SnO2能与钙钛矿材料形成能级匹配[29]。另外，SnO2 体相电子迁移率达到 240 cm2 ·V-1 s-1，远高于 TiO2(（0.1-4 cm2 ·V-1 s-1)），较大的电子迁移率可以促进光生电子的快速输送，减少 SnO2/Perovskite 界面电荷累积，降低光生电子-空穴的复合几率，进而提升器件效率。除了自身的特性，制备方法在一定程度上影响着 SnO2薄膜形态、导电性以及缺陷态密度。考虑到钙钛矿太阳能电池的商业化发展，采用简便、经济的方法制备高质量 SnO2电子传输材料将有利于钙钛矿太阳能电池大面积的推广应用。图 2 (a) SnO2晶体结构；(b) 常见电子传输层 LUMO 与 HOMO 能级 Fig.2 (a) SnO2 Crystal structure；(b) LUMO and HOMO energy levels of the electron transport layers 1.2 SnO2薄膜的制备方法溶胶凝胶法是目前制备 SnO2薄膜最普遍的方法，因其操作简单、实验条件容易控制而在实验室范围广泛应用[30,31]。具体制备流程如下：通常在透明氧化物导电基底上旋涂 SnO2 前驱液(（一般由 Sn 盐溶解在有机溶剂（乙醇、异丙醇等)）中，Sn 盐发生水解(（或醇解)）、聚合而形成透明稳定的胶体溶液），然后在一定转速下甩胶得到均一的液体薄膜，再转移到加热板上一定温度下退火得到致密均一、结晶性好的 SnO2薄膜。其中，胶体粒子大小、溶剂挥发速度、退火温度成为溶胶凝胶制备高质量 SnO2薄膜的关键。研究发现，SnO2前驱液浓度直接影响 SnO2薄膜的厚度。2015 年，Ke 等人[25]首次将 SnCl2·2H2O 的乙醇溶液作为前驱体使用溶胶凝胶法制备了 SnO2纳米晶薄膜。研究发现，随着前驱液浓度的增大，SnO2薄膜厚度逐渐增大，得到器件效率先增大后减小。进一步优化薄膜厚度后，基于 Glass/FTO/SnO2/MAPbI3/Spiro-OMeTAD/Au 结构的器件获得了 16.02%的录用稿件，非最终出版稿

平均效率。Jung等人[将异丙醇锡溶液作为前驱体制备了40nm厚的SnO2薄膜，以 (HCNH2hPbL)b.7s(CsPbBr3)o.2s为钙钛矿的电池平均光电转换效率可达19.17%，且迟滞效应可忽略。另外，SO2薄膜退火温度是影响晶粒大小和结晶性的重要因素。研究发现，传统 SO2胶体溶液制备的薄膜经过高温((>400C)退火提高结晶性，但高温退火的薄膜颗粒粗大且易于团聚，覆盖率低。因此，低温制备致密、结晶性好的SnO2薄膜成为提升SnO,基钙钛矿太阳能电池性能的途径之一。为了在低温下获得尺寸均一且致密的薄膜，Yag等人在SnCl22H,0水溶液中加入硫脲抑制SnO2胶体粒子团聚得到粒径为3-5 nm SnO2量子点溶液，旋涂得到SnO2薄膜即使在250℃下退火后仍然致密、均匀。基于Glass/FTO/SnO2QD/ CsMAFA perovskite/Spiro-OMeTAD/Au的器件最高效率为20.28%，柔性器件效率也能达到 17%,且具有良好的稳定性。除此之外，前驱液溶剂也是影响SO2薄膜质量的另一因素。由于硫脲等有机溶剂会影响SnO2薄膜的导电性，因此，调控优化溶剂组成也是提高SnO2薄膜质量的一种途径。Liu等人B通过调节SO2QD溶液中乙醇与去离子水比例改善了 SnO2薄膜质量，优化后的Glass/FTO/SnO2QD/MAo.FAo.sPbl/Spiro--OMeTAD器件效率由 16.5%提升至20.1%。近年来，商业化SO2胶体水溶液((A1fa-Asear,15%因其优异的特性被频繁用于制备SnO2薄膜。Jiang等人将商业SnO2胶体水溶液作为前驱液制备得到了致密的SnO2薄膜，并且使用PEAI钝化FA1-MAxPbI3钙钛矿后器件获得了23.32%的认证效率。除了溶胶凝胶法f(Sol-gel),SO2电子传输林料粕制洛方法还有化学浴法 t (Chemical Bath Deposition CBD))1351, 原承层河积法f(Atomic Layer Deposition,ALD))_B6、水热法f_(Hydrothermak Synthesis))Bm、模板法t(Template Etching))B、喷雾热解法((Spray Pyrolysis)IB%双源燃烧法：(Dual Source Combustion) o、槽模涂层法、电沉积(Electrodeposition净，不▣制备方法对SnO,的晶体结构、带隙、电子迁移率和薄膜缺陷态密度等参数有一约，如表1所列。SO2电子传输材料的制备方法各有优势，但从操作条件、成本器件效率来看，溶胶凝胶法仍然是制备SO2电子传输层的首选方法。尽管如此，溶胶凝胶法制备SO2薄膜结晶仍不理想，内部以及表面存在S空位和O空位缺陷，这些缺陷不仅捕捉载流子发生非辐射性复合，而且还会影响 SnO,/Perovskite界面能级匹配。另外，SnO2表面大量的氧空位缺陷会成为空气中HO和O2 的吸附位点，进而诱导钙钛矿分解，器件效率和稳定性都显著降低。因此，通过SO2掺杂提高导电性、SnO2表面缺陷钝化来改善SnO,/Perovskite界面的电荷传输成为提升钙钛矿太阳能电池器件效率、稳定性的有效途径。表1不同制备方法对构、带隙(E)、电子迁移率(（山）、缺陷态密度(N)的影响 Table 1-The influeuce of aration method on SnO,crystal structure,band gap(E.),electron mobility (u).defect state density (N.). Electrical rystal structure E.(eV) (cm-V-s) N.(cm) Ref conductivity(S.cm Sol-ge rutile 9.92x10 L L93×1016 I60 CBD rutile 392 24×103 217x105 13S ALD amorphous 3.68 244×10 2.09×10 L36 ual source combustion rutile 4.03 L 32×10 40 Electrodeposition rutile 361 L 6.010 42 2SO2缺路锦化及电弛性能优化

平均效率。Jung 等人[32]将异丙醇锡溶液作为前驱体制备了 40 nm 厚的 SnO2 薄膜，以 (HC(NH2)2PbI3)0.875(CsPbBr3)0.125为钙钛矿的电池平均光电转换效率可达 19.17%，且迟滞效应可忽略。另外，SnO2薄膜退火温度是影响晶粒大小和结晶性的重要因素。研究发现，传统 SnO2胶体溶液制备的薄膜经过高温(（>400 ℃)）退火提高结晶性，但高温退火的薄膜颗粒粗大且易于团聚，覆盖率低。因此，低温制备致密、结晶性好的 SnO2薄膜成为提升 SnO2基钙钛矿太阳能电池性能的途径之一。为了在低温下获得尺寸均一且致密的薄膜，Yang 等人 [33]在 SnCl2·2H2O 水溶液中加入硫脲抑制 SnO2胶体粒子团聚得到粒径为 3-5 nm SnO2量子点溶液，旋涂得到 SnO2薄膜即使在 250 ℃下退火后仍然致密、均匀。基于 Glass/FTO/SnO2 QD/ CsMAFA perovskite/Spiro-OMeTAD/Au 的器件最高效率为 20.28%，柔性器件效率也能达到 17%，且具有良好的稳定性。除此之外，前驱液溶剂也是影响 SnO2薄膜质量的另一因素。由于硫脲等有机溶剂会影响 SnO2薄膜的导电性，因此，调控优化溶剂组成也是提高 SnO2薄膜质量的一种途径。Liu 等人[34]通过调节 SnO2 QD 溶液中乙醇与去离子水的比例改善了 SnO2薄膜质量，优化后的 Glass/FTO/SnO2 QD/MA0.7FA0.3PbI3/Spiro-OMeTAD/Au 器件效率由 16.5%提升至 20.1%。近年来，商业化 SnO2胶体水溶液(（Alfa-Asear，15%)）因其优异的特性被频繁用于制备 SnO2薄膜。Jiang 等人[3]将商业 SnO2胶体水溶液作为前驱液制备得到了致密的 SnO2薄膜，并且使用 PEAI 钝化 FA1-xMAxPbI3钙钛矿后器件获得了 23.32%的认证效率。除了溶胶凝胶法 (（Sol-gel)），SnO2 电子传输材料的制备方法还有化学浴法 ( （ Chemical Bath Deposition ， CBD) ） [35] 、原子层沉积法 ( （ Atomic Layer Deposition ，ALD)）[36]、水热法(（Hydrothermal Synthesis)）[37]、模板法 (（Template Etching)）[38]、喷雾热解法(（Spray Pyrolysis)）[39]、双源燃烧法(（Dual Source Combustion)） [40]、槽模涂层法[41]、电沉积(（Electrodeposition)）[42]等。不同制备方法对 SnO2的晶体结构、带隙、电子迁移率和薄膜缺陷态密度等参数有一定的影响，如表 1 所列。SnO2电子传输材料的制备方法各有优势，但从操作条件、成本、器件效率来看，溶胶凝胶法仍然是制备 SnO2电子传输层的首选方法。尽管如此，溶胶凝胶法制备 SnO2薄膜结晶仍不理想，内部以及表面存在 Sn 空位和 O 空位缺陷，这些缺陷不仅捕捉载流子发生非辐射性复合，而且还会影响 SnO2/Perovskite 界面能级匹配。另外，SnO2表面大量的氧空位缺陷会成为空气中 H2O 和 O2 的吸附位点，进而诱导钙钛矿分解，器件效率和稳定性都显著降低。因此，通过 SnO2掺杂提高导电性、SnO2表面缺陷钝化来改善 SnO2/Perovskite 界面的电荷传输成为提升钙钛矿太阳能电池器件效率、稳定性的有效途径。表 1 不同制备方法对 SnO2晶体结构、带隙(（Eg)）、电子迁移率(（μ)）、缺陷态密度(（Nt)）的影响. Table 1 The influence of preparation method on SnO2 crystal structure, band gap (Eg), electron mobility (μ), defect state density (Nt). Preparation method Crystal structure Eg (eV) μ (cm2 ·V-1 ·s-1 ) Electrical conductivity(S·cm−1 ) Nt (cm-3 ) Ref. Sol-gel rutile / 9.92×10−4 / 1.93×1016 [60 ] CBD rutile 3.92 / 2.4×10-3 2.17×101 5 [35 ] ALD amorphous 3.68 2.44×10−6 2.09×10-4 / [36 ] Dual source combustion rutile 4.03 / 3.2×10−6 / [40 ] Electrodeposition rutile 3.67 / 6.0x10-8 / [42 ] 2 SnO2缺陷钝化及电池性能优化录用稿件，非最终出版稿

2金属元素杂提高S0:导电性 2.1Sn0z本体缺陷种类及其响 (1)SnO2本体缺陷及影响如图3所示，由于受温度限制，溶液法制备的SO2薄膜结晶不完整而产生大量内部缺陷(Sn空位、O空位和Sn间隙等缺陷)，直接影响SnO2本身导电性以及间接影响SnO/ Perovskite界面能级匹配Il。 Passivation molecule Apealine trea doping 图3SO,电子传输层常见的缺陷钝化及界面调控示意图（鉴处氢处迎、退火、掺杂、缺陷钝化等) Fig.3 Schematic diagram of common defect passivation and interface modification of SnO,electron transport laver (UV ozone treatment.anne doping.defect passivation.etc. 首先，SO2本体缺陷会直接影响其载流还移率。由于缺陷会对光生载流子具有散射作用，导致载流子迁移率大大减小。其次，本体缺陷对金属氧化物的能带结构影响也比较明显脚。研究表明，氧空位会在SnO2导带底彩成缺陷能级。一方面使得SnO2导带激发态电子自发跃迁至缺陷能级而发生非辐射性复会另一方面，由于受缺陷能级的存在，SO/ Perovskite界面能级匹配也受到影响，进而降低界面电荷传输，显著降低钙钛矿太阳能电池效率。金属元素掺杂是提高SnO2导电性、调控其能带结构以促进SnO,/Perovskite界面能级匹配的有效方法。鉴于此，以敉对金属元素掺杂提高SO2导电性的研究进行分类总结。 (2)SnO2表面缺陷及影响如图3所示，溶液峰的SO2薄膜表面存在大量的悬挂键，其中Sn悬挂键（氧空位)尤为明显。氧懂能鲶福捉光生电子而成为电子陷阱，增加SnO2/Peroyskite界面韭辐射性复合，器件率显著隆低。此外，SO2表面氧空位降低表面润湿性不利于钙钛矿成膜。更重要的是，表菌空位还能够捕捉空气中的水氧，加速钙钛矿分解，隆低器件的长期稳定性。因些，采合适的方法减少SO,表面氧空位是提高器件效率、稳定性的关键，以下对SnO,象缺陷钟化及性能优化的研究进行分类总结。 2.2金氯元囊安提高SO2导缺陷纯化电性及电弛性能优化的研究进展 2.2.1SnO,本体缺陷使化及电池性能优化的研究进展 SO2金属元素掺杂主要是在SnO2前驱液中引入多价的金属离子(（通常掺杂离子半径与Sn2+半径相近)形成n型（如Nb+、W6+、Ta+等）或p型掺杂（如Mg2+、AI+、Zn2+)等s- s纠。金属离子主要填充S空位从而减少了本体缺陷态密度、提高载流子迁移率，从而改善 SnO2导电性

2 金属元素掺杂提高 SnO2导电性 2.1 SnO2本体缺陷种类及其影响（1）SnO2本体缺陷及影响如图 3 所示，由于受温度限制，溶液法制备的 SnO2薄膜结晶不完整而产生大量内部缺陷（Sn 空位、O 空位和 Sn 间隙等缺陷），直接影响 SnO2本身导电性以及间接影响 SnO2/ Perovskite 界面能级匹配[43]。图 3 SnO2电子传输层常见的缺陷钝化及界面调控示意图（紫外臭氧处理、退火、掺杂、缺陷钝化等） Fig.3 Schematic diagram of common defect passivation and interface modification of SnO2 electron transport layer (UV ozone treatment, annealing, doping, defect passivation, etc.) 首先，SnO2本体缺陷会直接影响其载流子迁移率。由于缺陷会对光生载流子具有散射作用，导致载流子迁移率大大减小。其次，本体缺陷对金属氧化物的能带结构影响也比较明显[44]。研究表明，氧空位会在 SnO2导带底形成缺陷能级。一方面使得 SnO2导带激发态电子自发跃迁至缺陷能级而发生非辐射性复合，另一方面，由于受缺陷能级的存在，SnO2/ Perovskite 界面能级匹配也受到影响，进而降低界面电荷传输，显著降低钙钛矿太阳能电池效率。金属元素掺杂是提高 SnO2导电性、调控其能带结构以促进 SnO2/Perovskite 界面能级匹配的有效方法。鉴于此，以下针对金属元素掺杂提高 SnO2导电性的研究进行分类总结。（2）SnO2表面缺陷及影响如图 3 所示，溶液法制备的 SnO2薄膜表面存在大量的悬挂键，其中 Sn 悬挂键（氧空位）尤为明显。氧空位能够捕捉光生电子而成为电子陷阱，增加 SnO2/Perovskite 界面非辐射性复合，器件效率显著降低。此外，SnO2表面氧空位降低表面润湿性不利于钙钛矿成膜。更重要的是，表面氧空位还能够捕捉空气中的水氧，加速钙钛矿分解，降低器件的长期稳定性。因此，采用合适的方法减少 SnO2表面氧空位是提高器件效率、稳定性的关键，以下对 SnO2表面缺陷钝化及性能优化的研究进行分类总结。 2.2 金属元素掺杂提高 SnO2导缺陷钝化电性及电池性能优化的研究进展 2.2.1 SnO2本体缺陷钝化及电池性能优化的研究进展 SnO2金属元素掺杂主要是在 SnO2前驱液中引入多价的金属离子(（通常掺杂离子半径与 Sn2+半径相近)）形成 n 型（如 Nb5+、W6+、Ta5+等）或 p 型掺杂（如 Mg2+、Al3+、Zn2+）等[45- 54]。金属离子主要填充 Sn 空位从而减少了本体缺陷态密度、提高载流子迁移率，从而改善 SnO2导电性。录用稿件，非最终出版稿

Passivation molecule UV treatment Annealing treatment HO Element Mg doping ● Li 0 0空位图3SO2电子传输层常见的缺陷钝化及界面调控示意图（紫外臭氧处理、退及、掺杂、缺陷钝化等) Fig.3 Sehematie diagram of common defeet passivation and interface modifcation of SnOa eleetron transport layer (UV ozone treatment,annealing,doping defe assivation,ete. Ren等人将乙醇铌添加到SnO2前驱液中制备得到Nb掺杂SnO2薄膜。利用空间电荷限制电流法(Space Charge Limited Current.SCLC)(空间电荷照光流法对掺杂和未掺杂的SnO2薄膜测试发现，Nb掺杂后SnO2薄膜缺陷态密度由2.39×05减小至1.74×105cm3, 最终电子迁移率由1.02×10增加至2.16×10'cm2V代s。庙于SO2薄膜缺陷态密度降低以及导电性的提高，器件的Jc、FF都显著增大，相应电池的光电转换效率由15.13%提升至 17.57%。Akin等人6在SnO2前驱液中加入RC,9进行Ru掺杂。2mol%Ru掺杂后 SnO2薄膜电导率从1.4×105Scm-提高至2.7×10cm,电子迁移率由9.82×10+cm㎡2.V 1s提高至2.77×103cm2.V1s1。Ru掺杂的器件效率由20.2%提高至22.0%，迟滞效应减弱。 Wang等人9在SnO2量子点溶液中加入AICL60进行掺杂，发现5%Al掺杂后SnO2薄膜电子迁移率从9.69×10？cm2.V1s提高至274×106cm2Vls。A1掺杂使得器件平均效率从 15.8%提升至17.01%，迟滞效应减小。此外，金属元素掺杂在提高SnO导电性的同时，还能优化SnO2能带位置((Sn5s-O 2p杂化轨道组成)，改善SnO2/Perovskite界面能级的匹配so-s。Xiong等人5在SnO2纳米晶前驱体中加入不同含量的Mg(CH;COO24H0,发现随着Mg2*掺杂浓度从0%增至 20%,SnO2的带隙先减肩增大，UPs测量发现Mg掺杂增加了功函数，SnO2导带位置降低。基于Mg掺杂SnO电子传输层的器件获得14.55%的光电转换效率。Roose等人47对 SnO2进行Ga掺杂发现，Ga掺杂使得器件的平带电位由-0.452V向-0.458V移动从而改善 SnOz/Perovskite界面能级更匹配，器件的'c增加了70mV。Song等人5对SnO2进行Zn掺杂发现，2糁杂提高了SnO导带位置，Ve显著提升，器件效率由18.95%增加至 20.16%。ag等人4s1使用YNO3)36H0对水热生长的SnO2纳米片阵列进行掺杂，发现Y3+ 掺杂不仅改善了纳米片的形貌利于钙钛矿的沉积，而且Y3+掺杂后，SO2导带也有一定提升，V增大。基于Y3掺杂的SnO2的器件获得17.29%的光电转换效率，迟滞效应可忽略。综上可以看出，金属离子掺杂主要通过降低SO2薄膜的缺陷态密度、增大载流子迁移率、改善SnO/Perovskite界面能级匹配的方式来提升器件性能：但是考虑到掺杂的金属离子在SnO2前驱液的溶解性以及对SO2结晶的影响，目前金属离子掺杂量比较小（重掺杂导致SnO2结构坍塌，产生高阻转变)，只能在一定程度上减少SnO2薄膜内部缺陷，性能优化的效果仍存在提升空间。此外，SO2薄膜表面存在大量Sn悬挂键，仍是制约器件效率和稳定性的潜在因素。因此，钝化SO2表面缺陷是进一步提升器件性能的重要途径。 2.2.2SO2表面缺陷钝化及电池性能优化的研究进展

图 3 SnO2电子传输层常见的缺陷钝化及界面调控示意图(紫外臭氧处理、退火、掺杂、缺陷钝化等) Fig.3 Schematic diagram of common defect passivation and interface modification of SnO2 electron transport layer (UV ozone treatment, annealing, doping, defect passivation, etc.) Ren 等人[45]将乙醇铌添加到 SnO2前驱液中制备得到 Nb 掺杂 SnO2薄膜。利用空间电荷限制电流法（Space Charge Limited Current, SCLC）(空间电荷限制电流)法对掺杂和未掺杂的 SnO2薄膜测试发现，Nb 掺杂后 SnO2薄膜缺陷态密度由 2.39×1015减小至 1.74×1015 cm-3，最终电子迁移率由 1.02×10−4增加至 2.16×10−4 cm2 ·V-1·s-1。由于 SnO2薄膜缺陷态密度降低以及导电性的提高，器件的 Jsc、FF 都显著增大，相应电池的光电转换效率由 15.13%提升至 17.57%。Akin 等人[46]在 SnO2前驱液中加入 RuCl3·5H2O 进行 Ru 掺杂。2 mol% Ru 掺杂后 SnO2薄膜电导率从 1.4×10−5 S·cm−1提高至 2.7×10−5 S·cm−1，电子迁移率由 9.82×10−4 cm2 ·V- 1 ·s-1提高至 2.77×10−3 cm2 ·V-1·s-1。Ru 掺杂的器件效率由 20.2%提高至 22.0%，迟滞效应减弱。 Wang 等人[49]在 SnO2量子点溶液中加入 AlCl3·6H2O 进行掺杂，发现 5% Al 掺杂后 SnO2薄膜电子迁移率从 9.69×10-7 cm2 ·V-1·s-1提高至 2.74×10-6 cm2 ·V-1·s-1。Al 掺杂使得器件平均效率从 15.8%提升至 17.01%，迟滞效应减小。此外，金属元素掺杂在提高 SnO2导电性的同时，还能优化 SnO2能带位置(（Sn 5s-O 2p 杂化轨道组成)），改善 SnO2/Perovskite 界面能级的匹配[50-52]。Xiong 等人[53]在 SnO2纳米晶前驱体中加入不同含量的 Mg(CH3COO)2·4H2O，发现随着 Mg2+掺杂浓度从 0%增至 20%，SnO2的带隙先减小后增大，UPS 测量发现 Mg 掺杂增加了功函数，SnO2导带位置降低。基于 Mg 掺杂 SnO2电子传输层的器件获得 14.55%的光电转换效率。Roose 等人[47]对 SnO2进行 Ga 掺杂发现，Ga 掺杂使得器件的平带电位由-0.452 V 向-0.458 V 移动从而改善 SnO2/Perovskite 界面能级更匹配，器件的 Voc增加了 70 mV。Song 等人[54]对 SnO2进行 Zn 掺杂发现，Zn 掺杂提高了 SnO2 导带位置，Voc 显著提升，器件效率由 18.95%增加至 20.16%。Yang 等人[48]使用 Y(NO3)3·6H2O 对水热生长的 SnO2纳米片阵列进行掺杂，发现 Y 3+ 掺杂不仅改善了纳米片的形貌利于钙钛矿的沉积，而且 Y 3+掺杂后，SnO2导带也有一定提升，Voc增大。基于 Y 3+掺杂的 SnO2的器件获得 17.29%的光电转换效率，迟滞效应可忽略。综上可以看出，金属离子掺杂主要通过降低 SnO2薄膜的缺陷态密度、增大载流子迁移率、改善 SnO2/Perovskite 界面能级匹配的方式来提升器件性能；但是考虑到掺杂的金属离子在 SnO2前驱液的溶解性以及对 SnO2结晶的影响，目前金属离子掺杂量比较小（重掺杂导致 SnO2结构坍塌，产生高阻转变），只能在一定程度上减少 SnO2薄膜内部缺陷，性能优化的效果仍存在提升空间。此外，SnO2薄膜表面存在大量 Sn 悬挂键，仍是制约器件效率和稳定性的潜在因素。因此，钝化 SnO2表面缺陷是进一步提升器件性能的重要途径。 2.2.2 SnO2表面缺陷钝化及电池性能优化的研究进展录用稿件，非最终出版稿

SO,表面氧空位具有路易斯酸的性质s阿，因此，可以通过引入含有含-N、-O、-S、-P (含孤对电子，具有路易斯碱的性质)等一种或多种宜能团的钝化物质以配位形式钝化 SnO2表面氧空位缺陷。且前，SnO2表面缺陷钝化按照添加方式可分为两类：一是直接将钝化物质添加在SnO2前驱液中来减少SnO,表面氧空位：二是通过SnO,薄膜表面旋涂低浓度钝化溶液形成钝化薄层来隆低SO,表面氧空位含量。 (1)添加剂钝化添加剂钝化方法与金属元素掺杂类似，在SO,前驱体溶液中加入钝化分子，例如 NHbS、氧化石墨烯(NGO,Nitrogen-.doped Graphene Oxide.)、HPO4乙一胺四乙酸 (Ethylene diamine tetraacetic acid.EDTA)等，利用钝化分子中官能团与Sn悬挂键结合形成更稳定的化学键，丛而钝化.SnO,表面的氧空位缺陷。Ai等人5将NHS加入到SnO,胶体水溶液中，FTR检测发现存在Sn-S键（如图4(a)所示），XPS也发现Sn峰减弱，Sn 峰增强，进一步证实了NHS确实能够减少氧空位缺陷，而且S-S键送能成为“导电桥梁”（如图4b所示），NHS纯化后S0,薄膜的电子迁移率1.93xs增加至 2.72×10cm2ys',界面电荷传输能力增强。SnQ氧空位钝化后器堡提升0.08eY,光电转换效率由1867%提升至20.03%，而日形成的Sn-S键改善了界面稳定性。Hong等人57 将N摻杂的氧化石墨烯加入SO,前驱液中形成5vol%NGQ-SQ2骏，NGO作为氧化剂将中SnO2的Sn+氧化成Sn+,因此，器件的c值由L74减小至L59,表明NG0的掺杂丕仅提高了SO2载流子迁移率、改善了界面电荷抽取，！抑制界面缺陷而减少了非辐射性复合。掺杂后的器件效率有1☑.01%提升至1811%在相对湿度为40±5%的空气中保在 300小时后仍保持初始效率的906。Hui等人s在Sn前驱液中添加003mgmr'红炭量子点(Red Carbon Quantum dots.RCQs)溶液，猴好点片中-COOH和-OH钝化SnO2表面氧空位缺陷，Sn0,薄膜电子迁移率提高了将近20徭☒器件效率丛1915%提升至22.77%，稳定性也显著改善，40-60%的相对湿度下放000时后仍保持初始效率的95%以上。Chen 等人g在SnO,前驱液中引入石墨相氮化碳量经点(graphitic carbon nitride quantum dots.g- CN4)来改善SnO/Perovskite界面电荷传输。研究发现，g-CN4中的-C、-N能对SnO,表面电子云密度进行重构丛而消除了氧空位缺陷，SnO,薄膜的缺陷态密度丛2.57×105cm3降低至2.05×105cm3,载流子迁移率52×型3cm2Vs增大到7.5×103cm2Ys',最终器件效率从19.56%提升至2124% 《在60%的相对湿度下存放1500小时仍保持初始效率的 90%。此外，添加剂在SAO表界面氧空位的同时，还能纯化.SnO/Perovskite界面处钙钛矿侧的缺陷。Zhag等N在SnO,胶体水溶液中加入石墨炔(GDY),发现GDY掺杂显著提高SnO2电子冻移率(2.61×10cm2Ys提高至1.09×103cm2Ys),钝化了界面缺陷使得导带提升L©y。由于GDY是sp和sp杂化的π共轭刚性结构，能与SnO110)之间产生范德租，更重要的是，GDY中的C-C与SO,II0)上的桥氧原子形成新的C-O键 (σ键)缇高了其电学性能：钙钛矿Pb-L反位缺陷也被钝化，与XPS中Sn3d结合能增大的实验结果上致。GDY掺杂的SO2薄膜表面疏水性增加隆低形核速率增大晶粒，钙钛矿钙缺陷密度618×105cm3隆低至446×105cm3,器件效率由19.17%提升至2111%。Jiang等人5o在SnO2胶体水溶液中加入不同含量的磷酸来钝化SO2晶界和表面氧空位。磷酸基团具有路易斯碱的性质易与Sn悬挂键形成Sn-O-P键，从XPS测试中Sn+特征峰面积数据可以看出，磷酸钝化后Sn*峰丛35.8%下降至18.6%，表明氧空位的减少，7.4%磷酸纯化后SnQ2 电子迁移率由L70×104cm2Y1s增加至5.80×10cm2Y1s,界面电子传输能力增强，器件效率丛19.67%提高至21.02%。另外，作者认为磷酸钝化可能在钙钛矿与SO2界面形成 P-O-Pb键使得界面接触更紧密，阻止水分和空气进入，器件稳定性得以改善。Yng等人6o 发现EDTA能够有效钝化SnO2表面氧空位。EDTA加入到SnO2前驱液中，能够与Sn形成

SnO2表面氧空位具有路易斯酸的性质[55]，因此，可以通过引入含有含-N、-O、-S、-P （含孤对电子，具有路易斯碱的性质）等一种或多种官能团的钝化物质以配位形式钝化 SnO2表面氧空位缺陷。目前，SnO2表面缺陷钝化按照添加方式可分为两类：一是直接将钝化物质添加在 SnO2前驱液中来减少 SnO2表面氧空位；二是通过 SnO2薄膜表面旋涂低浓度钝化溶液形成钝化薄层来降低 SnO2表面氧空位含量。（1）添加剂钝化添加剂钝化方法与金属元素掺杂类似，在 SnO2 前驱体溶液中加入钝化分子，例如 (NH4)2S、氧化石墨烯（NGO，Nitrogen-doped Graphene Oxide）、H3PO4、乙二胺四乙酸（Ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA）等，利用钝化分子中官能团与 Sn 悬挂键结合形成更稳定的化学键，从而钝化 SnO2表面的氧空位缺陷。Ai 等人[56] 将(NH4)2S 加入到 SnO2胶体水溶液中，FTIR 检测发现存在 Sn-S 键（如图 4(a)所示），XPS 也发现 Sn2+ 峰减弱，Sn4+ 峰增强，进一步证实了(NH4)2S 确实能够减少氧空位缺陷，而且 Sn-S 键还能成为“导电桥梁”（如图 4(b)所示）。(NH4)2S 钝化后 SnO2薄膜的电子迁移率 1.93×10-4 cm2 ·V-1 ·s-1 增加至 2.72×10-4 cm2 ·V-1 ·s-1 ，界面电荷传输能力增强。SnO2氧空位钝化后器件 Voc提升 0.08 eV，光电转换效率由 18.67%提升至 20.03%，而且形成的 Sn-S 键改善了界面稳定性。Hong 等人[57] 将 N 掺杂的氧化石墨烯加入 SnO2前驱液中形成 5 vol% NGO-SnO2胶体，NGO 作为氧化剂将中 SnO2的 Sn2+ 氧化成 Sn4+ ，因此，器件的 ε 值由 1.74 减小至 1.59，表明 NGO 的掺杂不仅提高了 SnO2载流子迁移率、改善了界面电荷抽取，而且抑制了界面缺陷而减少了非辐射性复合。掺杂后的器件效率有 17.01%提升至 18.11%，在相对湿度为 40±5%的空气中保存 300 小时后仍保持初始效率的 90%。Hui 等人[58] 在 SnO2前驱液中添加 0.03 mg·ml-1 红炭量子点（Red Carbon Quantum dots, RCQs）溶液，红炭量子点中-COOH 和-OH 钝化 SnO2表面氧空位缺陷，SnO2薄膜电子迁移率提高了将近 20 倍，器件效率从 19.15%提升至 22.77%，稳定性也显著改善，40-60%的相对湿度下存放 1000 小时后仍保持初始效率的 95%以上。Chen 等人[59] 在 SnO2前驱液中引入石墨相氮化碳量子点（graphitic carbon nitride quantum dots, gC3N4）来改善 SnO2/Perovskite 界面电荷传输。研究发现，g-C3N4中的-C、-N 能对 SnO2表面电子云密度进行重构从而消除了氧空位缺陷，SnO2薄膜的缺陷态密度从 2.57×1015 cm-3 降低至 2.05×1015 cm-3 ，载流子迁移率 5.2×10-3 cm2 ·V-1 ·s-1 增大到 7.5×10-3 cm2 ·V-1 ·s-1 ，最终器件效率从 19.56%提升至 21.24%，并且在 60%的相对湿度下存放 1500 小时仍保持初始效率的 90%。此外，添加剂在钝化 SnO2表界面氧空位的同时，还能钝化 SnO2/Perovskite 界面处钙钛矿侧的缺陷。Zhang 等人[14] 在 SnO2胶体水溶液中加入石墨炔（GDY），发现 GDY 掺杂显著提高 SnO2电子迁移率（2.61×10-4 cm2 ·V-1 ·s-1 提高至 1.09×10-3 cm2 ·V-1 ·s-1 ），钝化了界面缺陷使得导带提升 0.11 eV。由于 GDY 是 sp 和 sp2 杂化的 π 共轭刚性结构，能与 SnO2(110)之间产生范德华作用，更重要的是，GDY 中的 C=C 与 SnO2(110)上的桥氧原子形成新的 C-O 键（σ 键）提高了其电学性能；钙钛矿 Pb-I 反位缺陷也被钝化，与 XPS 中 Sn 3d 结合能增大的实验结果一致。GDY 掺杂的 SnO2薄膜表面疏水性增加降低形核速率增大晶粒，钙钛矿钙缺陷密度 6.18×1015 cm-3 降低至 4.46×1015 cm-3 ，器件效率由 19.17%提升至 21.11%。Jiang 等人[50] 在 SnO2胶体水溶液中加入不同含量的磷酸来钝化 SnO2晶界和表面氧空位。磷酸基团具有路易斯碱的性质易与 Sn 悬挂键形成 Sn-O-P 键，从 XPS 测试中 Sn2+ 特征峰面积数据可以看出，磷酸钝化后 Sn2+ 峰从 35.8%下降至 18.6%，表明氧空位的减少。7.4%磷酸钝化后 SnO2 电子迁移率由 1.70×10-4 cm2 ·V-1 ·s-1 增加至 5.80×10-4 cm2 ·V-1 ·s-1 ，界面电子传输能力增强，器件效率从 19.67%提高至 21.02%。另外，作者认为磷酸钝化可能在钙钛矿与 SnO2界面形成 P-O-Pb 键使得界面接触更紧密，阻止水分和空气进入，器件稳定性得以改善。Yang 等人[60] 发现 EDTA 能够有效钝化 SnO2表面氧空位。EDTA 加入到 SnO2前驱液中，能够与 Sn 形成录用稿件，非最终出版稿