交大戚亞冰Nature：構(gòu)建均質(zhì)埋底界面，使錫基鈣鈦礦電池PCE提升至17.89%

主要內(nèi)容

由南京理工大學(xué)徐勃教授團(tuán)隊、復(fù)旦大學(xué)梁佳研究員團(tuán)隊及上海交通大學(xué)戚亞冰教授團(tuán)隊聯(lián)合開展的研究表明，錫基鈣鈦礦太陽能電池（TPSCs）作為無鉛環(huán)保型光伏器件，已成為鉛基鈣鈦礦電池的有力替代方案。當(dāng)前，倒置結(jié)構(gòu)TPSCs的認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）已突破16%，但其理論效率潛力（>33%）仍未充分釋放，主要受制于空穴傳輸層缺陷及埋底界面接觸不良導(dǎo)致的空穴提取效率低下。

研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地在埋底界面引入（E）-（2-（4'，5'-雙（4-（雙（4-甲氧基苯基）氨基）苯基）-[2,2'-聯(lián)噻吩]-5-基）-1-氰基乙烯基）膦酸分子薄膜，通過構(gòu)建能量級匹配的均勻界面層，實現(xiàn)了空穴提取效率的顯著提升。該分子薄膜形成的超潤濕下層可誘導(dǎo)鈣鈦礦晶粒定向生長，使薄膜缺陷密度降低40%以上，非輻射復(fù)合損失減少至傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1/3。

實驗結(jié)果顯示，基于該界面優(yōu)化策略的小面積（0.09 cm2）倒置TPSCs創(chuàng)下17.89%的光電轉(zhuǎn)換效率（反向掃描模式17.71%），且封裝器件在AM1.5G光照下持續(xù)運行1550小時后仍保持94%的初始效率，在85℃/85%RH條件下儲存1344小時后效率衰減<5%。更值得關(guān)注的是，1 cm2組件效率達(dá)14.40%的光電轉(zhuǎn)換效率，驗證了該技術(shù)的大面積制備可行性。

本研究通過分子界面工程同時解決了TPSCs的效率瓶頸與穩(wěn)定性難題，為無鉛鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)路徑。

文獻(xiàn)信息

Tin-based perovskite solar cells with a homogeneous buried interface

Tianpeng Li, Xin Luo, Peilin Wang, Zhi Li, Yimeng Li, Jinhai Huang, Zuoming Jin, Yingguo Yang, Bin Li, Wenqi Zhang, Siyuan Lin, Yichuan Rui, Hua Wang, Qinghong Zhang, Yiqiang Zhan, Bo Xu, Jia Liang & Yabing Qi

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09724-2

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