单片集成钙钛矿/硅两端子叠层太阳能电池因其兼备钙钛矿效率高与单晶硅稳定性高的双重优势，在突破单结电池的Shockley-Queisser（S-Q）极限具有潜力，成为叠层太阳能电池发展的重要方向。空穴选择层作为钙钛矿/硅叠层电池的关键部件之一，在促进载流子传输、保护钙钛矿、优化界面能级等方面发挥着至关重要的角色。然而，传统的空穴选择层层普遍存在导电性不足、界面缺陷多、能级失配、电荷提取/传输效率低、酸性强、绒面容忍性差等问题。因此，研究开发新型绒面容忍高性能空穴选择层尤为重要。
近日，福建农林大学绿色光电器件与储能电池欧阳新华教授团队，基于前期本团队在钙钛矿/硅叠层电池空穴选择层的研究基础（Adv. Mater. 2025, 37(29), 2504520），在钙钛矿/硅叠层空穴选择层方面取得又一重要进展。相关成果“Fully conjugated biscarboxylate self-assembled molecule enhances the anchoring of conductive oxide for efficient textured perovskite/silicon tandem solar cells（全共轭双羧酸自组装分子构筑高性能绒面钙钛矿/硅叠层太阳能电池）”为题发表在国际高质量材料期刊Advanced Functional Materials（《先进功能材料》）上。
针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池空穴选择层存在的导电率低、能级失配、酸性强、绒面容忍差的问题，本研究提出一种新型全共轭双羧酸锚定自组装空穴选择层，通过双碳酸基团的引入，利用全共轭结构限制其酸性，增强其与导电氧化物间的相互作用，改善其薄膜的均匀性与覆盖率，优化上层钙钛矿层结晶，结合分子的大偶极矩，调控能量排列，提升薄膜的空穴提取效率。
基于本策略合成的空穴选择层分子IPAPhCz，利用其作为构筑宽带隙（~1.68 eV）单结钙钛矿太阳能电池（PSC）的空穴传输层，实现了光电转换效率（PCE）为22.78%光伏器件的制备，较之商业化4PACz（PCE=20.64%）电池的效率提升了~10.37%。进一步地，通过引入IPAPhCz作为双绒面钙钛矿/硅两端子叠层电池（P/S-TSCs），器件的PCE高达31.80%（1 cm2）的最高PCE，相较于4PACz作为空穴选择层的电池（PCE=29.02%），效率提升了9.58%。值得注意的是：利用IPAPhCz构筑的单结与叠层电池均展现出优异的光热稳定性。
福建农林大学为第一单位，材料工程学院硕士研究生闫侹匣、青年教师周恩博副教授为共同第一作者，福建农林大学绿色光电器件与储能电池团队青年教师林睿、李迟副教授、团队负责人欧阳新华教授、中国科学院福建物质结构研究所高鹏研究员、国防科技大学张江彬教授为本论文的共同通讯联系人。本研究工作得到国家自然科学基金（22375043, 22505031）、福建省自然科学基金重点项目（2025J02013）、福建省高校产学研联合基金（2023H6037）、福建省自然科学基金（2025J01589）等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202522599
参考消息来源：福建农林大学 材料工程学院
