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界面修饰是提升钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能的有效手段,但其效果取决于界面分子的锚定模式和强度,这决定了在光照条件下能否实现长期稳定的载流子传输通道。

本研究大连理工大学刘国震、大连交通大学张志华和中国科学院潘旭等人选择方酸(SA)作为钙钛矿与SnO₂层之间的界面分子,提出了一种自调节双边锚定策略。SA独特的四元环共轭结构和双羧酸基团能够在SnO₂/SA和SA/PbI₂界面形成稳定的氢键和配位键。SA的自转化特性使其能够在埋底界面动态锚定,从而释放残余应力并构建稳定的界面分子桥。结果表明,SA分子桥不仅能有效抑制多种带电缺陷的产生,还可作为高效的电子传输通道,将器件的功率转换效率(PCE)从23.19%提升至25.50%,并在最大功率点下表现出优异的稳定性。

此外,柔性器件和大面积(1 cm²)器件的PCE分别提升至24.92%和24.01%,证明了双边锚定策略对不同基底和大面积PSCs的普适性。

文章亮点

  1. 动态双边锚定:方酸(SA)通过氢键和配位键同时锚定SnO₂和钙钛矿,动态调节界面应力并钝化缺陷,显著提升器件效率和稳定性。

  2. 高效电荷传输:SA作为电子传输通道,优化了SnO₂与钙钛矿之间的能级匹配,使刚性器件效率达25.50%,柔性器件达24.92%。

  3. 卓越稳定性:SA修饰的器件在湿度、高温、光照和弯曲条件下均表现出优异的稳定性,未封装器件在1700小时持续工作后仍保持88%的初始效率。

Zheng, H., Liu, G., Dong, X. et al. Self-Regulated Bilateral Anchoring Enables Efficient Charge Transport Pathways for High-Performance Rigid and Flexible Perovskite Solar Cells. Nano-Micro Lett. 17, 328 (2025).

https://doi.org/10.1007/s40820-025-01846-6

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