李耀文&黃鵬Angew：效率達26.26%！首創(chuàng)分子扭轉(zhuǎn)新策略，突破熱穩(wěn)定性瓶頸

發(fā)表時間：2025-11-14 10:34

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主要內(nèi)容

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的長期穩(wěn)定性，仍受限于熱加工過程及波動運行條件引發(fā)的本征應(yīng)力。為此，蘇州大學(xué)李耀文與西南交通大學(xué)黃鵬強強聯(lián)合，帶領(lǐng)團隊跨校協(xié)同攻關(guān)，引入一種咔唑基自組裝單分子層（SAM）空穴傳輸層 ——（6-（3,6 - 二苯基 - 9H - 咔唑 - 9 - 基）己基）膦酸（命名為 Torsioner SAM），該傳輸層具有熱驅(qū)動的可逆苯基扭轉(zhuǎn)特性。

光譜與理論研究證實，在鈣鈦礦沉積及實際運行涵蓋的關(guān)鍵溫度區(qū)間內(nèi)，Torsioner SAM 的扭轉(zhuǎn)角可實現(xiàn) 0.07°?K?1 的動態(tài)線性調(diào)控。這種含兩個熱驅(qū)動苯基單元的傳輸層能充當(dāng)分子緩沖器，既有效釋放界面失配導(dǎo)致的殘余應(yīng)力，又可緩解熱激活晶格畸變，在運行溫度波動時持續(xù)消散額外產(chǎn)生的應(yīng)力，為電荷輸運掃清障礙，同時抑制缺陷形成與非輻射復(fù)合。

得益于這一核心特性，團隊研發(fā)的器件展現(xiàn)出 “高效 + 長穩(wěn)” 雙重優(yōu)勢：0.09 平方厘米小面積器件**效率（PCE）達 26.26%，1 平方厘米器件效率達 24.24%；穩(wěn)定性方面，在 ISOS-D-2I 測試協(xié)議下經(jīng) 1000 小時測試后仍保留初始效率的 91.3%，在 ISOS-T-1 測試協(xié)議下經(jīng) 200 余次熱循環(huán)（25–85℃）后效率保留率達 94.4%，經(jīng)長時間高溫運行及反復(fù)熱循環(huán)后仍能維持初始性能的 90% 以上。

綜上，李耀文、黃鵬聯(lián)合團隊的研究，通過光譜、力學(xué)及器件層面的綜合分析，證實了 Torsioner SAM 中熱驅(qū)動可逆苯基扭轉(zhuǎn)形成的構(gòu)象緩沖效應(yīng) —— 這一獨特機制為解決鈣鈦礦器件熱穩(wěn)定性難題提供了全新分子設(shè)計思路。其核心價值在于同步緩解 PSCs 殘余應(yīng)力、提升光電性能與熱相關(guān)穩(wěn)定性，這些成果表明，構(gòu)象工程化 SAM 是突破鈣鈦礦光電器件熱穩(wěn)定性瓶頸的**潛力的分子策略，為實用化、高性能鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展提供了兼具創(chuàng)新性與實用性的技術(shù)方案。