AFM:全共轭双羧酸锚定自组装分子增强导电氧化物,用于高效织构化钙钛矿/硅叠层太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-10-15 08:50:58

溶液法制备的钙钛矿材料,结合现有硅基设施用于钙钛矿/硅叠层太阳能电池,因其低成本和高效率而备受关注。空穴选择层在P/S-TSCs中对于电荷提取和传输至关重要。

然而,传统的空穴选择层常面临导电性差、能级不匹配以及在织构化表面覆盖不完整等问题。为此,国防科技大学张江彬、中国科学院高鹏、福建农林大学Chi Li、Rui Lin、欧阳新华等人开发了一种新型、酸性有限的全共轭双羧酸锚定自组装分子——5-(9H-二苯并[a,c]咔唑-9-基)-间苯二甲酸,该分子通过增强与ITO导电氧化物的相互作用,形成均匀且保形的覆盖层,显著提升了顶部钙钛矿的结晶质量。此外,IPAPhCz具有较大的倾斜偶极矩和优化的能级排列,有利于空穴提取。基于该材料的1.68 eV单结钙钛矿太阳能电池实现了22.78%的冠军效率,较使用4PACz的器件提升了约10.37%。

此外,基于IPAPhCz的织构化P/S-TSCs实现了31.80%的冠军效率,相较于4PACz基器件提升了约9.58%。两种采用IPAPhCz的器件均表现出更高的稳定性。本研究为织构化P/S-TSCs的高性能空穴选择层材料设计提供了重要方法。

文章亮点:

  1. 新型自组装分子设计:开发了全共轭双羧酸锚定分子IPAPhCz,具有增强的ITO结合能力与倾斜偶极矩,显著提升空穴提取效率与器件性能。
  2. 效率大幅提升:单结PSC效率达22.78%,叠层P/S-TSC效率达31.80%,较传统4PACz材料分别提升10.37%和9.58%。
  3. 优异稳定性与适用性:在织构化硅表面实现均匀覆盖,器件在高温高湿条件下保持高稳定性,具备产业化应用潜力。

B. Han, Y. Qing, R. Yu, et al. “ Cation-Mediated Low-Frequency Phonon Suppression in Lead-free Manganese Halides for High-efficiency Green Light-emitting Diodes.” Adv. Mater. (2025): e10599.

https://doi.org/10.1002/adma.202510599

责任编辑:wanqin
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