華科大韓宏偉Small Methods：用于提升可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池性能的原位聚合有機鹽中間層

發(fā)表時間：2025-08-26 16:07

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主要內(nèi)容

實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的高效率，核心在于構(gòu)建穩(wěn)定且堅固的埋底界面。在本次研究中，華中科技大學(xué)韓宏偉教授與梅安意教授帶領(lǐng)團隊展開深度探索。團隊創(chuàng)新性地運用一種可自聚合的有機鹽——硫辛酸鈉（sodium thioctate，ST），對可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池（printable mesoscopic PSCs，p-MPSCs）的介孔二氧化鈦（TiO?）電子傳輸層進行改性，成功在p-MPSCs埋底界面構(gòu)筑起耐用緩沖層。

在相對溫和的實驗條件下，ST于TiO?內(nèi)表面發(fā)生原位聚合反應(yīng)，在與鈣鈦礦的界面處形成交聯(lián)的聚硫辛酸（poly(ST)）界面緩沖層。該聚合物層通過靜電相互作用，顯著增強界面機械強度。其柔性聚合物側(cè)鏈可有效緩解界面殘余應(yīng)力，羧酸鹽基團則能精準鈍化缺陷，**程度減少埋底界面處的非輻射復(fù)合。在這些協(xié)同效應(yīng)的共同推動下，p-MPSCs性能大幅提升，光電轉(zhuǎn)換效率高達20.33%。并且，在連續(xù)600小時**功率點跟蹤測試后，仍能保持初始效率的92%以上，運行穩(wěn)定性極為出色。

總體而言，韓宏偉教授和梅安意教授團隊的研究成果頗具價值。該研究展示了利用可自聚合鹽單體硫辛酸鈉（ST）構(gòu)建可靠聚合界面緩沖層，以制備高性能可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池（p-MPSCs）的有效方法。聚硫辛酸（poly(ST)）上的羧酸根（COO?）基團如同穩(wěn)固的紐帶，在界面處巧妙連接二氧化鈦（TiO?）和鈣鈦礦，成功達成強化界面結(jié)合強度與緩解界面應(yīng)力的雙重目標(biāo)。此外，該緩沖層改善了介孔二氧化鈦（mp-TiO?）的潤濕性，有力促進了鹵化物鈣鈦礦結(jié)晶質(zhì)量的提升；憑借其鹽特性，實現(xiàn)了更高效的缺陷鈍化。這些改進措施協(xié)同作用，使基于碳電極且無空穴傳輸層的器件光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）提升至20.33%，穩(wěn)定性顯著增強。此研究不僅充分驗證了基于鹽的聚合物界面工程的有效性，更為鈣鈦礦光伏器件構(gòu)建可靠界面提供了簡便高效的方法。所提方案通過科學(xué)合理的界面設(shè)計，為開發(fā)高性能、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池開辟了廣闊的應(yīng)用前景。