華南師大龍明珠AM：突破26.64%！分子混合橋接策略實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定反式PSCs，無預(yù)沉積空穴傳輸層

主要內(nèi)容

在無預(yù)沉積空穴傳輸層（HTL）的鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）領(lǐng)域，構(gòu)建低電阻的鈣鈦礦/氧化銦錫（ITO）接觸，是實(shí)現(xiàn)高效空穴傳輸、提升電池性能的核心環(huán)節(jié)。然而，在實(shí)際制備過程中，埋底界面的自組裝分子（SAMs）常出現(xiàn)分布不均和分子聚集等不良現(xiàn)象，這會導(dǎo)致顯著的能量損失，嚴(yán)重制約電池性能的進(jìn)一步提升。

針對這一關(guān)鍵難題，華南師范大學(xué)龍明珠、黃玉蘭和福建農(nóng)林大學(xué)蔡慶斌帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)開展深入研究，并創(chuàng)新性地提出了一種分子混合橋接策略。該策略的核心在于，將新型小分子（2 - 氨基噻唑 - 4 - 基）乙酸（ATAA，其分子結(jié)構(gòu)包含噻唑環(huán)和羧酸基團(tuán)）與常用的自組裝分子 4 -（2,7 - 二溴 - 9,9 - 二甲基吖啶 - 10(9H) - 基）丁基）膦酸（DMAcPA）共同引入鈣鈦礦前驅(qū)體中，通過二者的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)對埋底界面的優(yōu)化。

成分分析結(jié)果表明，在制備過程中，DMAcPA 和 ATAA 分子能夠有效遷移至鈣鈦礦層底部。它們借助錨定基團(tuán)與 ITO 基底之間形成強(qiáng)配位作用，成功構(gòu)建出取向良好的空穴選擇性接觸界面。這一過程得益于分子間的相互作用以及 ATAA 的小分子尺寸特性，使得 ATAA 能夠均勻分散于大分子 DMAcPA 之中，進(jìn)而形成致密的分子排列結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)不僅有效抑制了分子聚集現(xiàn)象，還顯著提高了空穴傳輸效率，為電池性能的提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

從分子作用機(jī)制深入剖析，在沉積過程中，DMAcPA 和 ATAA 分子遷移至鈣鈦礦層底部后，其去質(zhì)子化基團(tuán)與 ITO 基底產(chǎn)生強(qiáng)配位作用，從而自組裝形成接觸層。ATAA 的小分子尺寸以及分子間相互作用，使其能夠在大體積的 DMAcPA 分子間均勻分散，并通過緊密排列實(shí)現(xiàn)對 ITO 基底的強(qiáng)機(jī)械吸附。這一特性有效抑制了埋底界面處 DMAcPA 的自身聚集和堆疊。此外，ATAA 分子中的氨基和羧基官能團(tuán)具有強(qiáng)配位能力，一方面優(yōu)化了界面接觸質(zhì)量，降低了界面電阻；另一方面改善了缺陷鈍化效果，減少了非輻射復(fù)合損失，為電池性能的提升提供了雙重保障。

基于上述策略，采用該分子混合策略制備的反式鈣鈦礦太陽能電池展現(xiàn)出了**的性能。其光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 26.64%（認(rèn)證值為 26.34%），并且在 1 個(gè)太陽光照強(qiáng)度、**功率點(diǎn)條件下連續(xù)運(yùn)行 1000 小時(shí)后，仍能保持初始效率的 98.5%。這一成果充分驗(yàn)證了分子混合橋接策略的有效性和優(yōu)越性。

綜上所述，華南師范大學(xué)龍明珠、黃玉蘭和福建農(nóng)林大學(xué)蔡慶斌帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)提出的分子混合橋接策略，為解決無預(yù)沉積空穴傳輸層的反式鈣鈦礦太陽能電池中的界面難題提供了創(chuàng)新思路和有效方法。該策略不僅在理論上具有深入的科學(xué)價(jià)值，更在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的潛力，有力推動了該領(lǐng)域高性能器件的研發(fā)與應(yīng)用，為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化發(fā)展提供了重要支持。

文獻(xiàn)信息

Molecular Hybrid Bridging for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells without a Pre-Deposited Hole Transporting Layer

Zhiguo Nie, Weiwei Meng, Shimin Peng, Yulan Huang, Gang Wang, Dan Wang, Xinwen Sun, Qingbin Cai, Bo Wu, Guofu Zhou, Guichuan Xing, Jianbin Xu, Mingzhu Long

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202510685

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