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咔唑基自組裝單層膜(SAMs)作為倒置鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)中的空穴傳輸層被廣泛使用,但它們?cè)谌芤褐幸仔纬赡z束,導(dǎo)致界面均勻性下降。
本文蘇州大學(xué)袁建宇等人設(shè)計(jì)并成功合成了一系列氟化共軛SAMs(DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F),開發(fā)出一種用于高性能倒置PSCs的共SAM體系。這些基于二甲吖啶的SAMs具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu),具有足夠的空間位阻以抑制其在溶液狀態(tài)下的自聚集。此外,氟原子可通過氫鍵穩(wěn)定FA陽離子,從而在掩埋界面提供更多錨定位點(diǎn),有利于促進(jìn)載流子提取與傳輸,抑制界面損失。基于DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F共SAMs制備的倒置PSCs分別實(shí)現(xiàn)了25.21%、26.11%和25.05%的冠軍光電轉(zhuǎn)換效率。此外,這些器件表現(xiàn)出優(yōu)異的工作穩(wěn)定性,在1個(gè)太陽光照下持續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)后,仍保持約90%的初始效率。
本研究為設(shè)計(jì)分散性好、高效的SAMs提供了可行路徑,有效克服了倒置PSCs中的關(guān)鍵界面挑戰(zhàn)。
研究亮點(diǎn):
分子結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,抑制自聚集:設(shè)計(jì)具有空間位阻的氟化共軛SAMs(DCA系列),有效抑制溶液中膠束形成,提升界面覆蓋均勻性。
氟原子增強(qiáng)界面相互作用:氟原子與FAI形成氫鍵,與欠配位Pb2?產(chǎn)生配位作用,強(qiáng)化掩埋界面穩(wěn)定性,降低缺陷態(tài)密度。
共SAM策略實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定器件:DCA-1F與MeO-2PACz共混形成均勻單層,使倒置PSCs效率提升至26.11%,并在MPP跟蹤1000小時(shí)后保持約90%初始效率。
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Z. Min, C. Guo, J. Guo, et al. “ Homogeneously Contacted Co-Self-Assembled Monolayer Enables over 26% Inverted Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e28728.
https://doi.org/10.1002/adfm.202528728
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