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金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高功率转换效率（PCE）和低成本溶液制备潜力成为光伏技术的前沿，但其商业化面临重大挑战，尤其是n-i-p结构中常用的空穴传输材料（HTM）Spiro-OMeTAD的不稳定性问题。酞菁类材料因其优异的稳定性成为理想替代品，但能级不匹配和电荷迁移率低限制了其性能。

本研究兰州大学曹靖等人通过烷基铵盐界面工程优化钙钛矿与酞菁的能级对齐，并提升酞菁分子取向和结晶性，从而显著改善电荷传输性能。最终，无掺杂酞菁HTM的太阳能组件实现了12.63 cm²孔径面积下22.12%的创纪录效率（认证效率22.05%），接近Spiro-OMeTAD基器件性能。

此外，未封装器件在连续1太阳光照下2000小时后仍保持96%以上的初始性能，封装器件在85℃高温和水浸条件下1600小时后性能无衰减。这一成果为酞菁基HTM在高效稳定钙钛矿光伏中的应用提供了新思路。

研究亮点

  1. 高效无掺杂酞菁HTM：通过烷基铵盐界面工程优化能级对齐和分子取向，实现无掺杂酞菁HTM的钙钛矿太阳能组件效率达22.12%，创同类材料纪录。

  2. 卓越稳定性：未封装器件在2000小时光照后效率保持96%以上；封装器件在高温（85℃）和水浸双重苛刻条件下1600小时性能无衰减，远超传统Spiro-OMeTAD基器件。

  3. 规模化应用突破：解决了酞菁材料在大面积器件中电荷迁移率低的难题，12.63 cm²组件效率接近实验室小面积电池水平，推动商业化进程

Interfacial Engineering of Dopant-Free Phthalocyanine Hole Transporters for >22% Efficiency Perovskite Solar Modules

Z. Suo, X. Mu, C. Chen, G. Xiao and J. Cao, Energy Environ. Sci., 2025, Accepted Manuscript , DOI: 10.1039/D5EE00120J

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee00120j


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