蔚山国立科学技术研究所(UNIST)、蔚山大学和群山国立大学的研究人员开发了一种多功能空穴选择性层(mHSL)，旨在显着提高钙钛矿/有机叠层太阳能电池(POTSCs)的性能。据报道，这种薄膜材料能够同时提高叠层太阳能电池的效率和耐用性。
宽带隙钙钛矿电池结构示意图和多功能空穴选择层分子结构
图片来源：Advanced Energy Materials (2025)
叠层太阳能电池堆叠两种不同类型的电池以吸收更广的阳光，从而提高整体能量转换效率。其中，钙钛矿和有机材料的组合特别有前途，可用于生产适用于可穿戴设备和建筑集成光伏的薄而灵活的太阳能电池板，使其成为下一代能源之一。研究团队通过混合两个自组装分子开发了空穴传输层(HTL)，实现了创纪录的2.216 V开路电压(Voc)和24.73%的功率转换效率(PCE)。
这一效率水平是全球钙钛矿-有机叠层太阳能电池有史以来最高的效率水平之一。此外，该器件在长时间暴露在65°C的高温和连续光照500小时，仍能保持其80%以上的初始效率，表现出优异的长期稳定性。
新开发的HTL经过精心设计，使其能级与钙钛矿活性层保持一致，选择性地提取空穴，同时阻断电子，从而减少电荷复合损失。高效的电荷提取是必不可少的，因为在光吸收后，电子和空穴必须到达各自的电极才能产生电流，能量水平错位会导致电荷损失和效率降低。
此外，由于自组装分子的取代基(36ICzC4PA和36MeOCzC4PA)与钙钛矿层内的金属离子之间形成的强化学键，这种HTL减少了阻碍电荷传输的界面缺陷并稳定了晶体结构。这些分子的自组装特性确保了大面积均匀的超薄涂层，简化了制造工艺并促进了商业化的可扩展生产。
Kim教授评论道：“通过开发一种自组装的空穴传输层，提高电荷提取、界面稳定性和结构耐久性，我们在提高叠层太阳能电池的性能方面取得了重大飞跃。这一发展使我们更接近于实现用于实际应用的薄、灵活和高效的下一代太阳能电池板。
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