李永舫Nat：氧化還原增強(qiáng)SAMs助力高性能倒置鈣鈦礦太陽能電池

發(fā)表時間：2025-12-16 10:05

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主要內(nèi)容

以氧化鎳（NiO?）/自組裝分子層（SAM）為空穴傳輸層（HTL）的倒置鈣鈦礦太陽能電池（pero-SCs）已實(shí)現(xiàn)較高的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。然而，氧化鎳表面價態(tài)的不均勻性，為高質(zhì)量自組裝分子空穴傳輸層的構(gòu)筑帶來了挑戰(zhàn)。

為解決這一問題，中國科學(xué)院化學(xué)研究所李永舫、孟磊等人設(shè)計(jì)合成了一種新型自組裝分子MeOF-4SHCz，其可靶向作用于氧化鎳（NiO?）基底表面富Ni3?區(qū)域。MeOF-4SHCz與氧化鎳基底界面處發(fā)生氧化還原反應(yīng)，MeOF-4SHCz的氧化產(chǎn)物在富Ni3?區(qū)域形成新型S?O?Ni鍵；此外，將該分子與常規(guī)自組裝分子MeOF-4PACz復(fù)合后，可顯著提升自組裝分子層（SAM）在氧化鎳表面的整體覆蓋度與均勻性。

最終，基于MeOF-4SHCz/MeOF-4PACz質(zhì)量比4:1的氧化還原增強(qiáng)型自組裝空穴傳輸層（ROI-SAM HTL）所制備的優(yōu)化型倒置鈣鈦礦太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)26.5%（經(jīng)認(rèn)證效率為26.28%），同時器件穩(wěn)定性顯著提升，T??壽命超過1000小時。

綜上，李永舫、孟磊團(tuán)隊(duì)提出一種氧化還原增強(qiáng)型自組裝分子層（ROI-SAM）策略，該策略利用巰基（?SH）與膦酸基（?PO(OH)?）的反應(yīng)驅(qū)動力差異，分別靶向作用于氧化鎳基底表面的富Ni3?區(qū)域與富Ni2?區(qū)域。具體而言，在退火過程中，巰基功能化自組裝分子MeOF-4SHCz發(fā)生氧化反應(yīng)，并與氧化鎳的高價態(tài)區(qū)域有效成鍵；同時，氧化還原反應(yīng)促使氧化鎳的表面價態(tài)分布趨于均勻。該策略為提升倒置鈣鈦礦太陽能電池中SAM/NiO?空穴傳輸層的整體質(zhì)量與均勻性，提供了簡便高效的技術(shù)路徑。