李忠安&曾晓成&朱宗龙Nat. Photon. :通过抑制空穴选择性接触中的分子间聚集实现高效钙钛矿太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-07-23 16:38:59

空穴选择性接触对提升钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能至关重要,但其优化仍面临挑战。例如,小分子材料在溶液加工过程中难以实现均匀沉积并避免聚集,从而影响电池效率、重现性和稳定性。

本文华中科技大学李忠安、香港城市大学曾晓成和朱宗龙等人提出了一种新方法,将新型p型小分子(DAPA)与钙钛矿薄膜共沉积。DAPA分子中的C-C偶联能够与钙钛矿和基底形成强多锚定相互作用,增强界面电荷传输并抑制钙钛矿层缺陷形成。此外,C-C偶联引入的空间位阻形成扭曲分子构象,有效防止分子聚集,延长溶液加工时间并提高器件重现性。

基于DAPA的器件在小面积电池中实现了26.72%的认证功率转换效率(PCE)和26.14%的认证最大功率点跟踪(MPPT)效率;在有效面积为10.86 cm²的微型组件中,PCE达到23.37%,MPPT效率为22.66%。器件在最大功率点连续运行2500小时后仍保持初始效率的97.2%以上。

文章亮点

  1. 高效稳定的新型小分子设计:通过C-C偶联的DAPA分子抑制了分子间聚集,实现了均匀沉积和强界面结合,显著提升了器件效率(26.72%)和稳定性(2500小时效率保持率>97.2%)。
  2. 多锚定相互作用增强性能:DAPA的双磷酸基团与钙钛矿及基底形成强相互作用,优化电荷传输并减少缺陷,同时通过空间位阻抑制结晶,延长溶液加工窗口。
  3. 规模化应用潜力:微型组件(10.86 cm²)效率达23.37%,验证了DAPA在工业化连续生产中的可行性。

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Gao, D., Li, B., Sun, X. et al. High-efficiency perovskite solar cells enabled by suppressing intermolecular aggregation in hole-selective contacts. Nat. Photon. (2025).

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01725-x


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