使用咔唑基自组装单层 （SAM） 对透明导电氧化物 （TCO） 进行表面改性是形成高效空穴选择性接触的有效方法，能够制造高性能钙钛矿太阳能电池 （PSC）。然而，TCO/SAM/钙钛矿堆栈缺乏长期的结构和性能稳定性，危及 PSC 的市场进入。
阿卜杜拉国王科技大学Furkan H. Isikgor和Stefaan De Wolf等人通过将染料用作多功能 SAM 来克服这些挑战，同时促进电荷传输、钝化界面缺陷并充当“分子粘合剂”层，保持接触堆栈的结构完整性。特别是，使用染料 （N719） 单层对 ITO 进行表面改性可产生空穴选择性接触，用于制造 p-i-n PSC，功率转换效率达到 24%。与包含咔唑 SAM 和聚芳胺空穴选择性接触的最先进的 PSC 相比，基于 N719 SAM 的 PSC 在连续光和热应力测试下保持 ≈90% 的初始 PCE 1000 小时，也显示出卓越的稳定性。
ITO/N719/钙钛矿堆栈的稳健性归因于其低界面陷阱密度、紫外线弹性和强大的粘附能力。这些发现使染料 SAM 成为提高下一代光伏性能的有前途的替代品。
F. H. Isikgor, R. R. Pradhan, S. Zhumagali, T. Maksudov, D. Naphade, C. E. Petoukhoff, J. I. Khan, V. Hnapovskyi, G. T. Harrison, C. Combe, J. Liu, A. Marsh, E. A. Alharbi, M. Heeney, F. Laquai, U. Schwingenschlögl, T. D. Anthopoulos, S. De Wolf, Self-Assembled Monolayer Dyes for Contact-Passivated and Stable Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2024, 2402630.
https://doi.org/10.1002/aenm.202402630
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