最新Nature: 華中科技大學陳煒、劉宗豪和韓國成均館大學Nam-Gyu Park鈣鈦礦太陽能電池的最新進展

一、【科學背景】

具有倒置（p-i-n）結構的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）由于其高效的光電轉換效率（PCEs）、良好的穩定性以及兼容性，倒置型PSCs被認為是主流技術路線之一。目前，倒置型PSCs的PCEs超過25%，這歸功于孔選擇性層（HSLs）和鈍化策略的發展。然而，常用的SAMs，如Me-4PACz，存在分布不均勻和對鈣鈦礦前體的表面潤濕性差等特點，使得在其上直接沉積高質量的鈣鈦礦薄膜成為挑戰。

二、【創新成果】

為了解決這些問題，華中科技大學的陳煒、劉宗豪和韓國成均館大學的Nam-Gyu Park等人借助分子混合物在倒置型鈣鈦礦太陽能電池中改善界面特性的重要性。通過將多羧酸功能化芳香化合物與常用SAM共聚，成功提高了界面特性。這種混合物使倒置型PSCs的穩態效率達到了的26.54%。實現了倒置型微型模塊的最高認證PCE為22.74%。在環境空氣中，經過超過2400小時的1個太陽光照后，該鈣鈦礦太陽能電池設備保持了其初始光電轉換效率（PCE）的96.1%。這意味著該設備在實際中能夠保持較高的性能穩定性，表現出良好的耐久性和可靠性。這一策略為大規模制造提供了可能性，為倒置型太陽能電池的進一步發展和商業化奠定了基礎。

圖1 HSL異質結的計算模擬? 2024 Springer Nature Limited

圖2 鈣鈦礦基底區域的形貌和結構? 2024 Springer Nature Limited

圖3界面能量損失減少? 2024 Springer Nature Limited

圖4 光伏性能? 2024 Springer Nature Limited

三、【科學啟迪】

在這項工作中，通過引入混合SAMs（NA-Me）的策略，成功改善了倒置型鈣鈦礦太陽能電池的界面特性，提高了鈣鈦礦溶液對HSL的潤濕性，減少了納米空隙和釋放了埋藏界面的應力。這種策略有助于減少SAMs的聚集，使其分布更均勻，促進載流子提取并降低非輻射復合，從而提高了PSCs的性能和穩定性。這項研究為倒置型鈣鈦礦太陽能電池的進一步優化提供了新思路，為實現更高效率和更長穩定性的太陽能電池技術發展做出了重要貢獻。

原文詳情：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