最新Nature: 华中科技大学陈炜、刘宗豪和韩国成均馆大学Nam-Gyu Park钙钛矿太阳能电池的最新进展

一、【科学背景】

具有倒置（p-i-n）结构的钙钛矿太阳能电池（PSC）由于其高效的光电转换效率（PCEs）、良好的稳定性以及兼容性，倒置型PSCs被认为是主流技术路线之一。目前，倒置型PSCs的PCEs超过25%，这归功于孔选择性层（HSLs）和钝化策略的发展。然而，常用的SAMs，如Me-4PACz，存在分布不均匀和对钙钛矿前体的表面润湿性差等特点，使得在其上直接沉积高质量的钙钛矿薄膜成为挑战。

二、【创新成果】

为了解决这些问题，华中科技大学的陈炜、刘宗豪和韩国成均馆大学的Nam-Gyu Park等人借助分子混合物在倒置型钙钛矿太阳能电池中改善界面特性的重要性。通过将多羧酸功能化芳香化合物与常用SAM共聚，成功提高了界面特性。这种混合物使倒置型PSCs的稳态效率达到了的26.54%。实现了倒置型微型模块的最高认证PCE为22.74%。在环境空气中，经过超过2400小时的1个太阳光照后，该钙钛矿太阳能电池设备保持了其初始光电转换效率（PCE）的96.1%。这意味着该设备在实际中能够保持较高的性能稳定性，表现出良好的耐久性和可靠性。这一策略为大规模制造提供了可能性，为倒置型太阳能电池的进一步发展和商业化奠定了基础。

图1 HSL异质结的计算模拟© 2024 Springer Nature Limited

图2 钙钛矿基底区域的形貌和结构© 2024 Springer Nature Limited

图3界面能量损失减少© 2024 Springer Nature Limited

图4 光伏性能© 2024 Springer Nature Limited

三、【科学启迪】

在这项工作中，通过引入混合SAMs（NA-Me）的策略，成功改善了倒置型钙钛矿太阳能电池的界面特性，提高了钙钛矿溶液对HSL的润湿性，减少了纳米空隙和释放了埋藏界面的应力。这种策略有助于减少SAMs的聚集，使其分布更均匀，促进载流子提取并降低非辐射复合，从而提高了PSCs的性能和稳定性。这项研究为倒置型钙钛矿太阳能电池的进一步优化提供了新思路，为实现更高效率和更长稳定性的太阳能电池技术发展做出了重要贡献。

原文详情：Liu, S., Li, J., Xiao, W. et al. Buried interface molecular hybrid for inverted perovskite solar cells. Nature (2024).

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07723-3