福建物構(gòu)所高鵬組Angew：認證效率31.54%的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池！采用雙齒錨定超潤濕自組裝分子層技術(shù)

中國科學院福建物構(gòu)所的高鵬研究員、宣城**太陽能技術(shù)研究所的Enbing Bi以及張江實驗室的Dongdong Li攜手其團隊，共同研發(fā)出一種新型的雙齒錨定超潤濕芳香自組裝單層，并將其成功應用于倒置寬禁帶鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中作為空穴選擇性層（HSL）。通過采用創(chuàng)新的反向取代咔唑方法，他們成功促進了穩(wěn)固HSL的形成，并顯著提高了空穴提取效率。

在優(yōu)化后的寬禁帶PSCs中，該新型自組裝單層展現(xiàn)出了**的性能，實現(xiàn)了22.83%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。更令人矚目的是，當將這種HSL應用于鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池（P/S-TSCs）時，研究團隊在1 cm2的有效面積下實現(xiàn)了32.19%的高效率（認證效率為31.54%），同時保持了優(yōu)異的光穩(wěn)定性。

在制造單片式P/S-TSCs的過程中，空穴選擇性自組裝分子層（SAMLs）的不均勻性一直是一個技術(shù)難題，特別是在紋理化硅表面上。研究團隊發(fā)現(xiàn)，SAMLs的不均勻性主要源于錨定基團與金屬氧化物之間結(jié)合不足，而疏水性的咔唑則進一步加劇了高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜制備的難度。為了克服這一挑戰(zhàn)，他們開發(fā)了基于倒置咔唑核心的新型雙齒錨定超潤濕芳香自組裝單層，即((9H-咔唑-3,6-二基)雙(4,1-亞苯基))雙(膦酸)（2PhPA-CzH）。

2PhPA-CzH中的雙膦酸酯錨定基團不僅具有增強的吸附能力，還表現(xiàn)出高效的空穴提取/傳輸性能。同時，反向取代的咔唑環(huán)提供了一個友好的超潤濕底層，有助于制備高質(zhì)量且能量失配*小化的鈣鈦礦薄膜。通過這些創(chuàng)新和改進，研究團隊不僅顯著提升了PSCs的PCE，還使其在潮濕高溫條件下的穩(wěn)定性得到了極大提升（T90超過1000小時）。

綜上所述，2PhPA-CzH功能化復合層為設計多齒錨定自組裝單層以實現(xiàn)P/S-TSCs中創(chuàng)紀錄的PCE和優(yōu)異穩(wěn)定性提供了寶貴的指導和啟示。

文獻信息：

Achieving 32% Efficiency in Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells with Bidentate-Anchored Superwetting Self-Assembled Molecular Layers

Chi Li, Yong Chen, Yuheng Li, Zhewei Zhang, Jing Yang, Yao Wang, Lijie Gong, Zhen Yuan, Lusheng Liang, Siyi Liu, Yongxin Zhu, Chongyan Lian, Mustafa Haider, Tie Guo, Xiaohua Xu, Dongdong Li, Enbing Bi, Peng Gao

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202502730

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