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空穴选择性接触对提升钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能至关重要,但其优化仍面临挑战。例如,小分子材料在溶液加工过程中难以实现均匀沉积并避免聚集,从而影响电池效率、重现性和稳定性。

本文华中科技大学李忠安、香港城市大学曾晓成朱宗龙等人提出了一种新方法,将新型p型小分子(DAPA)与钙钛矿薄膜共沉积。DAPA分子中的C-C偶联能够与钙钛矿和基底形成强多锚定相互作用,增强界面电荷传输并抑制钙钛矿层缺陷形成。此外,C-C偶联引入的空间位阻形成扭曲分子构象,有效防止分子聚集,延长溶液加工时间并提高器件重现性。

基于DAPA的器件在小面积电池中实现了26.72%的认证功率转换效率(PCE)和26.14%的认证最大功率点跟踪(MPPT)效率;在有效面积为10.86 cm²的微型组件中,PCE达到23.37%,MPPT效率为22.66%。器件在最大功率点连续运行2500小时后仍保持初始效率的97.2%以上。

文章亮点

  1. 高效稳定的新型小分子设计:通过C-C偶联的DAPA分子抑制了分子间聚集,实现了均匀沉积和强界面结合,显著提升了器件效率(26.72%)和稳定性(2500小时效率保持率>97.2%)。

  2. 多锚定相互作用增强性能:DAPA的双磷酸基团与钙钛矿及基底形成强相互作用,优化电荷传输并减少缺陷,同时通过空间位阻抑制结晶,延长溶液加工窗口。

  3. 规模化应用潜力:微型组件(10.86 cm²)效率达23.37%,验证了DAPA在工业化连续生产中的可行性。

Gao, D., Li, B., Sun, X. et al. High-efficiency perovskite solar cells enabled by suppressing intermolecular aggregation in hole-selective contacts. Nat. Photon. (2025).

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01725-x

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