川大趙德威組ACS：效率14.7%！用多功能自組裝單層優(yōu)化掩埋界面增強(qiáng)錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電荷收集

聚(3,4-ethylenedioxythiophene):聚(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) 作為倒置錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（Sn-PSCs）中的關(guān)鍵空穴傳輸材料，盡管其應(yīng)用廣泛，但其效率和穩(wěn)定性卻受到功函數(shù)不匹配、疏水性能不佳及潛在化學(xué)相互作用等問題的限制。為了克服這些挑戰(zhàn)，四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院趙德威教授和任勝?gòu)?qiáng)教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)創(chuàng)新研究，成功引入了自組裝單層膜（SAM）——(2-(7H-dibenzo[c,g]carbazol-7-yl)ethyl)膦酸（2PADCB），作為PEDOT:PSS與錫鈣鈦礦界面之間的多功能緩沖層。

2PADCB分子利用其磷酸基團(tuán)與PEDOT:PSS中噻吩環(huán)上的硫原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了SAM分子在PEDOT:PSS表面的牢固錨定。這一設(shè)計(jì)不僅有效減少了PEDOT與PSS之間的結(jié)合位點(diǎn)，緩解了PEDOT:PSS表面的酸化問題，并提升了其電導(dǎo)率，而且通過2PADCB分子末端的兩個(gè)額外苯環(huán)增加了Sn2?離子周圍的電子云密度，有效抑制了其氧化過程。同時(shí)，2PADCB的疏水特性也顯著減輕了PEDOT:PSS中水分對(duì)錫鈣鈦礦層的滲透和降解作用。

得益于2PADCB分子的引入，PEDOT:PSS/錫鈣鈦礦界面的質(zhì)量得到了顯著提升，載流子傳輸更加高效，電荷復(fù)合得到了有效抑制。因此，基于PEDOT:PSS/2PADCB薄膜的Sn-PSCs實(shí)現(xiàn)了14.7%的*高光電轉(zhuǎn)換效率，相較于原始對(duì)照組的12.5%有了顯著提高。此外，器件的穩(wěn)定性也大幅增強(qiáng)，在標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照射下經(jīng)過160小時(shí)后，仍能保持90%的初始效率。

這一創(chuàng)新成果不僅展示了2PADCB分子在優(yōu)化PEDOT:PSS/錫鈣鈦礦界面特性方面的巨大潛力，還為高性能錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展提供了新的思路和方向。通過引入2PADCB分子，研究團(tuán)隊(duì)成功抑制了埋置PEDOT:PSS/錫鈣鈦礦界面處的非輻射復(fù)合損失，從而實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率、開路電壓、填充因子及操作穩(wěn)定性的全面提升。這一簡(jiǎn)便而有效的策略，無疑為倒置錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的未來研究開辟了新的道路。

Enhancing Charge Collection of Tin-Based Perovskite Solar Cells by Optimizing the Buried Interface with a Multifunctional Self-Assembled Monolayer

Junyu Qu，Xiaoxue Wang，Chuan Luo，Chenwu Zeng，Hangyu Zhou，Zihao Yang，Zhihao Zhang，Jialun Jin，Yuanfang Huang，Chao Ding，Cong Chen，Shengqiang Ren，Dewei Zhao

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c01653

- 產(chǎn)品咨詢及購(gòu)買請(qǐng)聯(lián)系我們 -