原位协调HTL策略用于高性能可扩展钙钛矿太阳能电池

来源：钙钛矿材料和器件发布时间：2025-10-16 13:56:35

实现均匀且稳定的空穴传输层（HTL）对于大面积钙钛矿太阳能电池（PSCs）至关重要。然而，当前基于自组装单层（SAM）的HTL存在界面附着力弱、薄膜均匀性差和稳定性有限的问题，限制了其可扩展性。本研究提出了一种集成HTL策略，在NiOx合成过程中进行原位SAMs锚定，形成一种可扩展、高性能且耐用的HTL。

参考消息来源Nature Communications

为应对这些挑战，科学家提出了一种基于原位 SAMs 协调 NiOx 纳米颗粒（NPs）的创新型集成 HTL 策略。在该策略中，SAMs 分子在 NiOx NPs 合成过程中被引入，使 NiOx 与 SAMs 之间形成直接化学键，从而解决了传统分段 HTL 方法在界面粘附性、薄膜均匀性及大面积沉积一致性方面的不足。具体来说，我们首先在 Na₂O₂ 的辅助下合成了高质量羟基化 NiOx（H–NiOx），然后通过热注射法实现 [2-(9H-咔唑-9-基)乙基] 磷酸（2PACz）与 H–NiOx 表面 –OH 基团的原位锚定反应（集成 2PACz–NiOx）。与传统先制备 NiOx 薄膜后再沉积 SAMs（后功能化策略）的分段 HTL 不同，集成 HTL 中的原位协调 SAMs 分子排列更均匀，传输性能改善，导电性增强。该策略实现了一步沉积 HTL，有效降低大面积薄膜形成的不均匀性，非常适合工业规模 PSCs 模块的制造。

采用集成 HTL 的器件实现了最高 PCE 为 26.02%（0.0655 cm²）。此外，通过狭缝涂布工艺制造的大面积钙钛矿太阳能模块在活性面积分别为 23.25 cm²、87.45 cm² 和 749.276 cm² 时，其 PCE 分别为 22.80%、21.45% 和 20.21%，证实了该方法的优异可扩展性。更重要的是，集成 HTL 中 SAMs 的强锚定效应进一步提高了器件的运行稳定性。根据 ISOS 协议，基于集成 HTL 的 PSCs 在 ISOS-L-3 条件下 1000 小时后仍保持初始 PCE 的 91%，在 ISOS-D-3 条件下 500 小时后保持 88%。