JACS：π-共軛偶極結(jié)構(gòu)：通過協(xié)同偶極疊加實(shí)現(xiàn)太陽能電池陰極修飾、歐姆接觸與缺陷鈍化

陰極界面層（CILs）對于消除肖特基勢壘、增強(qiáng)太陽能電池內(nèi)建電場至關(guān)重要。深入探索CILs的新型設(shè)計(jì)原理并闡明其工作機(jī)制，對發(fā)展新型CIL材料及提升器件性能具有關(guān)鍵意義。

本研究青島大學(xué)張安東、路皓、歐陽丹和北京師范大學(xué)薄志山等人精心設(shè)計(jì)了四種具有不同錨定基團(tuán)和分子內(nèi)偶極矩的偶極分子，旨在系統(tǒng)研究偶極分子作為陰極界面層的設(shè)計(jì)策略。通過協(xié)同利用分子內(nèi)偶極與錨定基團(tuán)-金屬電極間形成的偶極，Rh-Py可顯著增強(qiáng)界面偶極矩，不僅有效強(qiáng)化內(nèi)建電場，還優(yōu)化了有機(jī)太陽能電池的歐姆接觸，使其能量轉(zhuǎn)換效率突破20%。此外，Rh-Py與Pb2?之間的強(qiáng)相互作用可有效鈍化鈣鈦礦薄膜中的Pb2?缺陷。當(dāng)作為鈣鈦礦太陽能電池的反溶劑添加劑時，Rh-Py能夠顯著降低非輻射能量損失、提高開路電壓，實(shí)現(xiàn)高達(dá)25.80%的效率。

本研究揭示了全共軛偶極分子作為新型界面層材料的設(shè)計(jì)原理，并展示了其在有機(jī)與鈣鈦礦太陽能電池中的多樣化應(yīng)用潛力。

研究亮點(diǎn)：

1. 提出“雙偶極協(xié)同”設(shè)計(jì)新策略：通過將分子內(nèi)偶極與錨定基團(tuán)偶極結(jié)合于全π-共軛結(jié)構(gòu)中，大幅增強(qiáng)界面偶極矩，有效調(diào)控電極功函數(shù)、提升內(nèi)建電場，實(shí)現(xiàn)高效歐姆接觸。

2. 高性能有機(jī)太陽能電池：以Rh-Py為陰極界面層的器件效率突破20%，其分子偶極矩達(dá)7.12 D，在提升開路電壓、填充因子及電荷提取效率方面顯著優(yōu)于對比分子。

3. 一材兩用，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦缺陷鈍化與界面優(yōu)化：Rh-Py憑借強(qiáng)偶極及硫-鉛相互作用，可作為反溶劑添加劑有效鈍化鈣鈦礦薄膜中Pb2?缺陷，使鈣鈦礦電池效率提升至25.80%，展現(xiàn)多功能界面材料的潛力。

π-Conjugated Dipolar Structures: Synergistic Dipole Superposition for Cathode Modification toward Ohmic Contact and Defect Passivation in Solar Cells

Huanxiang Jiang, Guodong Yang, Xuewen Wang, Yuqi Wang, Andong Zhang, Hao Lu, Chenyi Zhang, Lei Cao, Dan Ouyang, and Zhishan Bo

Journal of the American Chemical Society Article ASAP

DOI: 10.1021/jacs.5c13145

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13145

學(xué)術(shù)交流QQ群

知光谷光伏器件學(xué)術(shù)QQ群：641345719

鈣鈦礦產(chǎn)教融合交流@知光谷（微信群）：需添加編輯微信

為加強(qiáng)科研合作，我們?yōu)楹?nèi)外科研人員專門開通了鈣鈦礦科創(chuàng)合作專業(yè)科研交流微信群。加微信群方式：添加編輯微信pvalley2024，備注：姓名-單位-研究方向（無備注請恕不通過），由編輯審核后邀請入群。