陳江照&陳聰Nat. Commun.：通過雙側(cè)鍵合強(qiáng)度平衡策略穩(wěn)定埋底界面，以實(shí)現(xiàn)高效鈣鈦礦光伏器件

主要內(nèi)容

在p-i-n型反式鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）里，NiOx/鈣鈦礦界面存在著諸多棘手問題，像陷阱輔助的非輻射復(fù)合、化學(xué)反應(yīng)以及粘附性弱等，這些問題嚴(yán)重制約著電池的性能與穩(wěn)定性。為攻克這些難題，河北工業(yè)大學(xué)陳聰教授、昆明理工大學(xué)陳江照教授、深圳市捷佳偉創(chuàng)新能源裝備股份有限公司以及澳門科技大學(xué)唐建新教授攜手合作，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開啟了深入研究之旅。

通常情況下，設(shè)計(jì)自組裝分子是解決上述問題的常見思路。然而，此前自組裝分子與NiOx和鈣鈦礦之間的雙側(cè)鍵合強(qiáng)度難以達(dá)到理想狀態(tài)，這無疑給高效穩(wěn)定PSCs的實(shí)現(xiàn)設(shè)置了障礙。

在此背景下，該聯(lián)合團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，提出了一種雙側(cè)鍵合強(qiáng)度平衡策略。具體而言，就是通過功能基團(tuán)和空間構(gòu)型工程，來穩(wěn)定反式PSCs中的埋底界面。

在研究過程中，團(tuán)隊(duì)選用了咖啡酸（CSA）、硫代蘋果酸（TSA）和1-（苯并噻唑-2-基硫代）丁二酸（BTSA）來調(diào)控NiOx/鈣鈦礦界面。以BTSA為例，它憑借苯并噻唑中的S原子、π環(huán)和N原子，緊緊吸附在NiOx表面，讓苯并噻唑環(huán)與NiOx表面保持平行。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，十分有利于鈍化雙側(cè)缺陷，同時(shí)改善空穴傳輸。

這一策略成效斐然，成功實(shí)現(xiàn)了有效的界面缺陷鈍化、抑制了界面化學(xué)反應(yīng)，還改善了NiOx薄膜的電學(xué)性能。憑借這些優(yōu)勢(shì)，帶隙為1.53 eV的PSCs及大面積組件（764 cm2）分別取得了26.98%（認(rèn)證值為26.65%）和21.98%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。值得一提的是，經(jīng)BTSA修飾后的反式1.53 eV鈣鈦礦太陽能電池，斬獲了高達(dá)26.98%（認(rèn)證值為26.65%）的**光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），這一數(shù)據(jù)創(chuàng)下了采用真空閃蒸法制造的器件中報(bào)道的最高PCE值。并且，在連續(xù)**功率點(diǎn)（MPP）跟蹤2000小時(shí)后，經(jīng)BTSA調(diào)控的器件仍能保留初始PCE值的93.4%。此外，研究團(tuán)隊(duì)在孔徑面積為764 cm2的大面積鈣鈦礦太陽能電池組件上也實(shí)現(xiàn)了21.98%的**效率。

本研究通過合理設(shè)計(jì)自組裝分子，為增強(qiáng)埋底界面穩(wěn)定性提供了一條行之有效的途徑，也為鈣鈦礦光伏技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展鋪平了道路。

文獻(xiàn)信息

Stabilizing buried interface by bilateral bond strength equilibrium strategy toward efficient perovskite photovoltaics

Jike Ding, Yunxiao Liao, Hao Liu, Yong Ding, Quanxing Ma, Mengjia Li, Zuoling Zhang, Jiajia Zhang, Jian-Xin Tang, Jiang Sheng, Jiangzhao Chen & Cong Chen

https://www.nature.com/articles/s41467-025-63389-z

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