倒置（p-i-n）结构的钙钛矿太阳能电池（PSCs）通过合理设计空穴选择性层（HSLs）和精确界面管理，已实现超过26%的认证功率转换效率（PCE）。然而，传统的镍氧化物（NiOₓ）空穴传输材料（HTM）因导电性差、界面缺陷密度高以及迁移率低等问题，限制了其性能提升。此外，NiOₓ表面的复杂化学性质和高氧化态镍物种易引发钙钛矿分解，形成界面能垒，阻碍电荷传输。
本研究河南省科学院先进陶瓷研究所Haibin Wang、西安交通大学杨生春和梁超等人通过化学精细调控策略，将吡哆胺（PM）与[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸（Me-4PACz）混合，打破了Me-4PACz的原始对称性，通过质子转移和静电吸引形成电荷极化界面（Me-4PACz-PM）。该界面优化了NiOₓ表面的电荷状态，促进了稳定的Ni³⁺形成（源自镍空位），从而提升了p型导电性并改善了能带对齐。
基于NiOₓ/Me-4PACz-PM的小面积冠军器件和模块（69 cm²）分别实现了26.34%（认证25.48%）和21.94%（认证20.50%）的PCE，性能位居同类规模组件前列。此外，未封装的器件在连续光照（23±4°C）下2000小时和50±10%湿度空气中1200小时后，仍保持初始PCE的90%，展现出卓越的稳定性。
文章亮点总结：
电荷极化界面设计：通过PM与Me-4PACz的质子转移反应，构建了强电荷极化界面，显著提升了NiOₓ的p型导电性，优化了能带对齐，减少了界面非辐射复合。
高效稳定的器件性能：小面积器件PCE达26.34%，模块PCE达21.94%，且未封装器件在光照和湿热环境下表现出优异的长期稳定性（2000小时后保持90%效率）。
普适性与可扩展性：该策略适用于多种咔唑类自组装单层材料（SAMs）和不同带隙钙钛矿，为大面积组件商业化提供了新思路。
W. Yang, Y. Lin, W. Zhu, F. Du, J. Liu, Y. Ren, H. Wang, J. Liao, D. Yu, G. Fang, M. Li, R. Zhang, S. Yang, C. Liang, Charge Polarization Tunable Interfaces for Perovskite Solar Cells and Modules. Adv. Mater. 2025, 2502865.
https://doi.org/10.1002/adma.202502865
学术交流QQ群
知光谷光伏器件学术QQ群：641345719
钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信
为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024、pvalley2019，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。
热门跟贴