AM：胍基工程化自組裝單分子層：靜電-配位協同實現高效串聯兼容鈣鈦礦太陽能電池

寬帶隙倒置鈣鈦礦太陽能電池因其優異的穩定性以及與疊層器件結構的高度兼容性而備受關注。然而，目前仍面臨兩大挑戰：自組裝單分子層的不均勻性及埋底界面缺陷的鈍化不足。

本研究上海空間電源研究所孫利杰、西安電子科技大學朱衛東、習鶴和張進成等人在4-(7H-二苯并[c,g]咔唑-7-基)膦酸自組裝單分子層中引入聚六亞甲基胍鹽酸鹽作為添加劑，其胍基團分別與4PADCB及鈣鈦礦組分產生靜電-配位協同作用。靜電作用抑制了SAM的聚集，減少了界面缺陷并優化了SAM/鈣鈦礦界面的能級對齊；配位作用則促進鈣鈦礦結晶、增大晶粒、降低缺陷密度并緩解界面應力。最終，優化的1.68 eV帶寬鈣鈦礦太陽能電池實現了23.62%的優異光電轉換效率，是目前報道的最高值，并在85°C氮氣環境中熱老化1300小時后仍保持95%以上的效率。

此外，該電池成功集成于鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池中，層壓制疊層器件效率達32.49%，單片疊層器件在1 cm2和20 cm2有效面積下分別實現32.25%和29.34%的效率。

研究亮點：

1. 提出靜電-配位雙重協同機制：通過PHMG中胍基的靜電與配位作用，同步抑制SAM聚集、鈍化界面缺陷并優化能級對齊。

2. 實現高效穩定的寬帶隙鈣鈦礦電池：獲得目前最高效率（23.62%）的1.68 eV倒置鈣鈦礦電池，并在高溫下表現出優異的穩定性。

3. 推動高效疊層器件發展：基于優化后的鈣鈦礦電池，制備出效率突破32%的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池，展現良好的大面積擴展潛力。

L. Liang, W. Zhu, Z. Wang, et al. “ Guanidyl-Engineered SAMs with Electrostatic–Coordination Synergy for High-Efficiency Tandem-Compatible Perovskite Solar Cells.” Advanced Materials (2025): e19563.

https://doi.org/10.1002/adma.202519563

學術交流QQ群

知光谷光伏器件學術QQ群：641345719

鈣鈦礦產教融合交流@知光谷（微信群）：需添加編輯微信

為加強科研合作，我們為海內外科研人員專門開通了鈣鈦礦科創合作專業科研交流微信群。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。