河南大学团队在Nature 发表关于自组装单分子层(SAM)材料设计的新策略,实现26.21%的电池效率

来源:钙钛矿材料和器件发布时间:2025-09-23 15:43:10

钙钛矿太阳能电池的能量转换效率快速提升,溶液加工工艺成本低,已成为可再生能源领域的研究焦点。在钙钛矿太阳电池中,空穴传输层的优化不仅对提升器件效率至关重要,还能增强整体器件稳定性。近年来,自组装单分子层(SAM)因其超薄特性、优异界面钝化能力以及可精确调控的能级,成为空穴传输层领域备受关注的新兴候选材料。然而,实现自组装单分子堆积密度、电荷传输效率与缺陷钝化之间的最佳平衡仍是一项挑战。

在前期工作基础上(Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202424910; Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2424259)。近日,河南大学陈石团队在《Nature Communications》期刊发表题为“Flexibility meets rigidity: a self-assembled monolayer materials strategy for perovskite solar cells”的研究论文。该研究提出了一种SAM材料协同设计策略,通过结合柔性头部基团与刚性连接基团来实现这一目标。以(4-(二苯氨基)苯基)膦酸(PATPA)为模型分子,与传统材料(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)膦酸(PhpPACz)和(4-(二苯氨基)苯乙基)膦酸(2PATPA)相比,该材料上能够生长高质量的钙钛矿层,进而实现了精准的能级对齐,提升了空穴提取效率,增强了电荷传输效率,有效降低了非辐射电荷复合。最终,以PATPA为空穴传输层,电池在小面积(0.0715 cm²)和大面积(1 cm²)上能量转换效率分别为26.21%和24.49%。该电池器件在连续光照1000小时后保持91%初始效率,在85°C加热500小时后保持88%初始效率。该研究为开发高效稳定SAM材料提供了重要指导,对钙钛矿光伏技术发展具有重要意义。

河南大学为论文的第一单位,未来技术学院陈石教授、南方科技大学许宗祥教授、香港城市大学任广禹教授和曲歌平博士为共同通讯作者,未来技术学院2023级硕士研究生阳杰为该论文第一作者。该项工作得到国家自然科学基金、河南省留学人员择优资助项目、河南大学杰出人才特区支持计划的资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-62388-4

参考消息来源:河南大学

责任编辑:wanqin
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