苏州大学袁建宇AFM:均匀接触的共自组装单层膜实现效率超过26%的倒置钙钛矿太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-12-22 08:50:50

咔唑基自组装单层膜(SAMs)作为倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)中的空穴传输层被广泛使用,但它们在溶液中易形成胶束,导致界面均匀性下降。

本文苏州大学袁建宇等人设计并成功合成了一系列氟化共轭SAMs(DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F),开发出一种用于高性能倒置PSCs的共SAM体系。这些基于二甲吖啶的SAMs具有独特的分子结构,具有足够的空间位阻以抑制其在溶液状态下的自聚集。此外,氟原子可通过氢键稳定FA阳离子,从而在掩埋界面提供更多锚定位点,有利于促进载流子提取与传输,抑制界面损失。基于DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F共SAMs制备的倒置PSCs分别实现了25.21%、26.11%和25.05%的冠军光电转换效率。此外,这些器件表现出优异的工作稳定性,在1个太阳光照下持续运行1000小时后,仍保持约90%的初始效率。

本研究为设计分散性好、高效的SAMs提供了可行路径,有效克服了倒置PSCs中的关键界面挑战。

研究亮点:

  1. 分子结构创新,抑制自聚集:设计具有空间位阻的氟化共轭SAMs(DCA系列),有效抑制溶液中胶束形成,提升界面覆盖均匀性。
  2. 氟原子增强界面相互作用:氟原子与FAI形成氢键,与欠配位Pb²⁺产生配位作用,强化掩埋界面稳定性,降低缺陷态密度。
  3. 共SAM策略实现高效稳定器件:DCA-1F与MeO-2PACz共混形成均匀单层,使倒置PSCs效率提升至26.11%,并在MPP跟踪1000小时后保持约90%初始效率。

Z. Min, C. Guo, J. Guo, et al. “ Homogeneously Contacted Co-Self-Assembled Monolayer Enables over 26% Inverted Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e28728.

https://doi.org/10.1002/adfm.202528728

责任编辑:wanqin
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