Sargent等人AM:静电增强自组装单分子层埋底界面结合助力高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-08-12 11:08:47

倒置p-i-n结构钙钛矿太阳能电池(PSCs)近年来性能已超越传统n-i-p结构器件,其中自组装单分子层(SAMs)作为空穴传输层的应用是关键进展之一。然而,常用的咔唑基磷酸类SAMs与透明导电氧化物(TCO)及钙钛矿的结合力较弱,导致界面粘附性不足,限制了器件稳定性。

本研究美国西北大学Bin Chen、Lin X. Chen和Edward H. Sargent等人通过设计高偶极矩的给体-π-受体(D-π-A)型SAM分子PAFTB,增强界面静电相互作用,同时优化其功能基团的化学锚定能力。实验表明,PAFTB的界面粘附强度是传统2PACz的2.8倍,显著提升了器件热稳定性。基于此,倒置PSCs实现了24.9%的认证准稳态效率,并在85°C下最大功率点跟踪900小时后仍保持80%的初始效率。

文章亮点:

高偶极矩分子设计:新型SAM分子PAFTB通过D-π-A结构和多重功能基团(如羧基、甲氧基),偶极矩达传统2PACz的2.5倍,显著增强界面静电结合力。

界面稳定性突破:PAFTB与FTO的结合能提升至4.01 eV(2PACz为3.41 eV),器件在高温(85°C)下工作900小时后效率仅衰减20%,远超传统SAMs(330小时)。

效率与工艺优化:PAFTB器件认证效率达24.9%,填充因子提升至84%,得益于界面缺陷钝化和载流子寿命延长(TRPL显示寿命显著增加)。



C. Huang, Y. Yang, C. Liu, et al. “ Electrostatically Enhanced Buried Interface Binding of Self-Assembled Monolayers for Efficient And Stable Inverted Perovskite Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e08740.

https://doi.org/10.1002/adma.202508740


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