晁凌峰&夏英東&陳永華Nat Commun：定制界面錨定分子以實現高效穩定鈣鈦礦太陽能電池

界面偶極分子在實現高性能鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中起著至關重要的作用。然而，它們在界面處的隨機分布常常限制了其有效調控界面能級和載流子提取的能力。

本文南京工業大學晁凌峰、夏英東和陳永華等人報道了一種雙功能不對稱分子N-(1-羧乙基)亞氨基二乙酸三鈉鹽（MGDA-3Na），它能夠在SnO?和鈣鈦礦界面上實現定向排列和穩定錨定。MGDA?陰離子中的甲基側鏈誘導了分子內電子極化和偶極子重新取向，促進了在SnO?表面和鈣鈦礦埋底界面的選擇性吸附。這顯著提高了界面的均勻性，從而有效鈍化了SnO?表面缺陷并精確調控了鈣鈦礦晶體生長。這種雙重錨定效應不僅通過能級對齊最小化了電荷提取勢壘，還引導了鈣鈦礦的垂直生長，減少了埋底界面缺陷并提升了結晶質量。最終，我們在小面積PSCs中實現了26.43%的功率轉換效率（PCE），在5×5 cm2的大面積模塊中實現了23.27%的PCE，展現了其工業化應用的潛力。

該器件在氮氣手套箱中存放2000小時后仍保持96%的初始效率，在55°C/55% RH條件下800小時后保持96%的效率，在最大功率點連續光照800小時后保持99%的效率。

研究亮點：

1. 創新型分子設計：開發了一種雙功能不對稱分子MGDA-3Na，通過其甲基側鏈實現分子內極化與偶極重排，能夠在SnO?和鈣鈦礦界面實現垂直雙向錨定，解決了傳統界面分子隨機分布導致的鈍化不均和無效偶極問題。

2. 效率與大面積化突破：基于該分子界面工程，獲得了26.43%的小面積器件效率和23.27%的5×5 cm2大面積模塊效率，驗證了該策略在實現高效、均勻大面積鈣鈦礦薄膜制備方面的強大潛力。

3. 卓越的穩定性：器件表現出優異的長期運行穩定性。在氮氣手套箱中2000小時、55°C/55% RH濕熱條件下800小時以及最大功率點連續光照800小時后，效率保持率分別高達96%、96%和99%，遠超對照組，為商業化應用奠定了堅實基礎。

Yang, W., Pan, T., Yang, G. et al. Tailoring interface-anchoring molecules for efficient and stable perovskite solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66225-6

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