双分子层结构可提升反式钙钛矿太阳能电池稳定性

本报讯 近日，西安交通大学教授马伟团队与合作者在反式钙钛矿太阳能电池研究方面取得新进展，开发出更为稳定和高效的空穴选择性接触新材料体系，设计了通过共价键连接的自组装双分子层结构，进一步提升了器件的热稳定性。1月6日，相关研究成果发表于《自然-能源》。

反式钙钛矿太阳能电池因加工工艺简单、易于实现相对低温制备且耐候性更佳，受到了广泛关注。近年来，通过界面工程等策略优化，反式钙钛矿太阳能电池的效率已突破26%。然而，现有界面自组装单分子层（SAM）主要通过化学方式吸附在透明导电层表面，当器件暴露于高温或经受热循环冲击时，分子层可能发生脱附或聚集，导致界面接触恶化及载流子（空穴）传输受阻，最终显著降低器件的性能和稳定性。

在传统的小分子SAM材料体系基础上，研究人员通过傅-克烷基化反应形成了共价键连接的聚合物网络体系。这类共价连接可以有效“锚定”吸附在透明导电基底上的小分子SAM，显著提高其耐高温及耐热冲击的稳定性。其上层独有的面向取向分子排列表现出了与钙钛矿材料良好的黏附特性，从而提高了钙钛矿/空穴传输层的界面机械强度。

研究结果显示，经过2000个小时湿热稳定性测试，基于自组装双分子层的冠军器件原始效率仅衰减4%；同时经过1200次-40℃到85℃热循环稳定性测试，其相比原始效率仅衰减3%。（严涛）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41560-024-01689-2