晶体加工时用作耦合的平面异质结的ETL的低温（150℃）。太阳能电池用的TiO 2和Y的TiO 2作为ETL的合营特性示于图2C。二氧化钛为基础的细胞产生的短路电流的1.06 V19.9mh/cm2，开路电压（V OC）（J SC），并填写了65.44％，因子（FF），收益为13.8％一PCE，而在Y-TiO 2的基础元件具有22.8mh/cm2焦耳SC和16.5％的一个四氯乙烯。有沉积在两个衬底的钙钛矿薄膜的吸光度之间无明显差别。四点电导率测量结果表明较高的导电性（2×10-5 S/ cm）的用于Y的TiO2膜相对于未掺杂的TiO2膜（6×10 -6 S / cm）的，可能是由于增加的载流子浓度。在器件中的串联电阻也从9.12至5.34欧姆减小。Y型的TiO 2的改进的导电率相匹配的螺OMeTAD（26），它平衡了载流子传输，以减少非理想的空间电荷分布的。
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图3
图3.效率的措施（A）合资曲线无抗反射涂层冠军单元；（B）直方图太阳能电池效率为40设备； （C）的一个典型的单元的归一化的EQE谱；（放大图），该装置的相应的合资曲线。
在TiO 2和透明导电体之间的界面处的肖特基势垒可造成的最大功率输出的明显减少，当它变得太大（37）。总的原则，以减少在某个设备上的n型侧上的金属 - 半导体结的界面屏障，以减少所使用的金属的功函数。修饰的电极来实现的功函数接近或更低比TiO 2的费米能级，然后将促进电子收集在界面处。这里，PEIE在甲氧基乙醇中的溶液（?0.1％重量，被用来形成在ITO表面上的超薄层物理吸附的）。所引入的分子偶极相互作用成功地降低了ITO的功函数为4.6至4.0电子伏特。这种转变可能有助于促进从theTiO2提高电子传递到ITO层。如图2D中所示。中观察到的PEIE改性的设备增加了填充系数，它是用一阻挡载流子注入电极的抑制相一致。PEIE变形使钙钛矿型太阳能电池用四氯乙烯>15％，其中V OC=1.04 V，J SC=19.9mh/cm2，和FF=73.28％。作为比较，未经PEIE修改该器件显示出V OC=1.04 V，J SC=18.9mh/cm2，和FF=65.25％。此外，我们观察到的钙钛矿薄膜与相关的形态变化的一个略微减小的表面粗糙度由于PEIE的在ITO基片（图六），（31）的工作。
图4
图4.载流子寿命。在控制的湿度（红色圆圈）和在干燥空气中（蓝色正方形）处理的钙钛矿吸收装置（A）的瞬态光致电压的衰减曲线。（B）设备的基于二氧化钛（蓝色方块）和Y型二氧化钛（红色圆圈）的ETL瞬态光电流衰减曲线
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整个承载通路的优化组合，导致了19.3％在AM1.5光照下一个设备的PCE无抗反射涂层; theV OC，J SC和FF是1.13V，22.75mh/cm2，和75.01％，分别为（图3）。以J SC测量中的误差在5％以内，考虑thatblight强度，光谱失配和测试掩模孔径效应（31）。在一般情况下，器件表现出V OC=1.04到1.15 V，J SC=18.16到22.80mh/cm2，FF =66.9至76.3％，将所得的四氯乙烯=14.5至19.3％。平均装置效率大于16.6％，这说明该方法的重现性好。外部量子效率的典型装置的（EQE）谱（图3C）（内部测量V OC，J SC，FF和四氯乙烯是1.08伏，21.26mh/cm2，75.36％，和17.3％，分别AM1.5G下，如图3（c））中的插图显示了发病光电流在790纳米，与CH3NH3PbI3-xClx的报道带隙（18）是一致的。使EQE达到在约550nm的峰值与从600nm的逐渐降低，这表明光电流损失，由于任一功能不全的钙钛矿层或光干涉的吸收。
使用简单的平面结构和生产这种高效率的器件用低温处理证实钙钛矿材料在光电伏打应用的巨大潜力。代表性装置示出了滞后的电流 - 电压曲线（图S8），（31），其类似于一个最近的报告（38）的结果。我们还进行了钙钛矿型太阳能电池的初步稳定性研究通过存储在不同的环境中的设备。如图fig.S9（31），该装置存储在任一干燥空气或氮气保留80％24小时后的6天里，在那里，存储在周围空气中的装置的20％后的初期性能的保留小于20％24小时后6天5％后的初期性能。这些结果表明，与先进封装技术更好的稳定性是必要的，对实际使用的钙钛矿型太阳能电池。为了进一步检验的改进器件特性的起源，我们使用瞬态光电压和光电流的测量，调查以及在细胞中完成了整个通道的载流子动力学。陈德良过性光致电压测量，这关联到在吸收器中的电子的寿命，提供洞察载流子复合速率的细胞。两个设备进行了比较：一个是基于增强的重建钙钛矿薄膜（V OC=1.13 V，J SC=22.06mh/cm2，FF=71.25％，PCE=17.76％），而其他的是没有参考增强重建（V OC=1.02 V，J SC=20.53mh/cm2，FF=61.41％，PCE=12.85％）。基于该电压衰减时间，该设备具有增强的重建的膜表现出比参考细胞（图4A）的较长的?50％的电子的寿命。在两种情况下，光电压衰减常数是微秒上的刻度。这是非常慢微秒时间尺度复合的，在环境的太阳能强度（39）的观察结果一致，表明该载流子复合是主要是由钙钛矿层的限制。这一结果还显示，从大幅减少的陷阱密度在钙钛矿材料或在其接口通过增强重建成膜的光电压
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衰减时间的好处。这个观察是在与两个长载流子寿命好的协议，如前面提到的，并且降低饱和电流密度（图S10），（31）。
注意，在这里报道的高VOC值接近热力学极限，这是由在吸收器（40）的辐射复合的限制。瞬态光电流的测量表明，在器件载流子迁移通过修饰在二氧化钛层改善。在Y的TiO2系的设备表现出更快的光电电流衰减比的参考设备，其中，所述钙钛矿层，用同样的方法沉积。该结果是根据对PL测量（图S11），（31），其中，在Y型TiO 2层的钙钛矿显示出衰减时间?小于基准的30％。在Y-TiO2催化装置更有效的载波提取可能是由于仅有一名Y型二氧化钛层的改进的界面。UPS的表征显示出在Y-TiO 2层的费米能级的轻微向上病房移，表明响应于所述增强导电性的施主浓度增加。这是由电容 - 电压测量而定（fig.S12）（31）进一步证实。在折痕施主浓度通常会减少空间电荷耗尽妇女参与发展该接口（26）。据推测，窄的耗尽区降低了接触电阻，并促进电荷的提取在邻近的ETL两个接口。
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这项工作是经济由美国国家科学基金会资助项目（批准号ECCS1202231，项目总监P. Werbos），由科研（grantno。FA9550-12-1-0074的空军办公室，项目经理C.李某补助），加州大学洛杉矶分校和内部资金。我们感谢HS Jung和成均馆大学在韩国B.金中的钙钛矿型太阳能电池单元的起始阶段有价值的讨论，S路合成钴盐，B。鲍勃带大肠杆菌理查德进行编辑，W许与援助UPS测量和分析，L为窦二氧化钛纳米晶的合成，JD黄启发技术讨论，K埃默里（美国国家可再生能源实验室）校准加州大学洛杉矶分校的内部KG5硅引用的单元格，有价值的讨论EQE测量和M.奥唐奈（Newport公司）的帮助对光谱失配系数计算。
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