研究概述
埋底界面的优化对于实现反型钙钛矿太阳能电池（PSCs）的高效率至关重要，因为其在促进空穴传输和钝化埋底界面缺陷方面起着重要作用。
尽管自组装单层（SAMs）常用于此目的，但单个SAM固有的局限性，如固定的材料结构和能量水平，限制了其适应性和在不同成分中的进一步效率提升。
然而，基于单分子的设计在实现不同成分的钙钛矿太阳能电池之间的最佳能量对齐方面遇到了挑战。
基于此，2024年11月30日，南方科技大学章勇、王行柱教授和徐保民教授等人在国际期刊Energy & Environmental Science发表题为《Versatile Energy-Level-Tunable Hole-Transport Layer for Multi-Composition Inverted Perovskite Solar Cells》的研究论文。
展开剩余67%在本研究中，研究团队提出了一种有效的策略，即混合具有不同偶极矩的SAM以调节能量水平和空穴传输特性，从而增强电荷传输特性和抑制埋底界面的能量损失。
通过理论模拟进一步研究了能量水平调节对器件性能的内在机制。最终，小面积（0.736 cm2）带隙为1.56 eV的反型PSC实现了冠军功率转换效率（PCE）26.28%（认证效率为25.80%），而大面积器件（1.1 cm2）展示了24.65%的效率。
此外，这些可调能量水平的SAM材料适用于不同制备方法和带隙的各种PSC，分别实现了无反溶剂（1.56 eV）钙钛矿太阳能电池24.44%的效率和宽带隙（1.85 eV）钙钛矿太阳能电池19.03%的效率。
值得注意的是，使用这些SAM材料的器件表现出优异的光稳定性，在最大功率点（MPP）运行1000小时后仍保持超过95%的初始效率。
图文解读
图1：相应的分子结构，计算了NiOX、2PACz、4PACz、Me-4PACz和卤素-SAMs（F-4PACz、Cl-4PACz和Br-4PACz）的偶极矩和HOMO水平
图2：倒置结构装置的原理图
图3：基于裸NiOX、NiOX/2PACz、NiOX/Me-4PACz和ETHTL-10%的钙钛矿太阳能电池的Nyquist图谱
文献信息
Versatile Energy-Level-Tunable Hole-Transport Layer for Multi-Composition Inverted Perovskite Solar Cells, Energy & Environmental Science, 2024.
发布于：广东省