河南大学李萌&厦门大学王露遥最新JACS：26.2%！定制晶格匹配咔唑自组装分子用于高效稳定的钙钛矿太阳能电池

来源：印刷钙钛矿光电器件发布时间：2025-02-20 08:37:51

自组装单层分子已被广泛用作反式钙钛矿太阳能电池中的界面传输材料，表现出高效率和改善的器件稳定性。然而，自组装单层分子经常受到聚集和与钙钛矿层相互作用弱的影响，导致电荷传输效率低下和能量损失严重，最终限制了钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和长期稳定性。鉴于此，河南大学李萌，厦门大学王露遥课题组在期刊《Journal of the American Chemical Society》发文“Tailored Lattice-Matched Carbazole Self-Assembled Molecule for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells”基于以下关键设计原则开发了一系列新型骨架匹配咔唑异构体SAM：(1)引入苯环结构以扭曲SAM的分子骨架，从而防止聚集并在氟掺杂氧化锡(FTO)基底上实现均匀分布;(2)在苯环的不同位置(邻位、间位和对位)策略性地引入甲氧基。这些功能基团不仅增加了与钙钛矿层的锚定点，而且还微调了分子偶极矩。在SAM中，m-PhPACz表现出最有利的特性，其最大偶极矩为2.4 D，O-O距离与相邻钙钛矿晶格中的对角铅离子完美对齐，从而增强了SAM-钙钛矿相互作用，促进了高效电荷提取，并提高了界面稳定性。因此，基于新型SAM的钙钛矿太阳能电池实现了令人印象深刻的26.2%的功率转换效率，提高了12.9%。此外，这些器件表现出出色的光热稳定性，在85 °C下1000小时后仍保持其初始效率的 96%，在紫外线照射300小时后仍保持其初始效率的90%。