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自组装材料(如[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸(Me-4PACz))常用作倒置宽带隙钙钛矿太阳能电池的空穴传输层(HTL)。然而,钙钛矿前驱体溶液在Me-4PACz上的润湿性差及其极性诱导的聚集问题阻碍了高质量薄膜的形成。

为解决这些问题,本研究武汉大学肖旭东、李建民和武汉工程大学王小敏等人引入阿苯达唑(ALB)作为Me-4PACz的表面修饰剂。ALB溶液能够缓解Me-4PACz的聚集,促进弱结合Me-4PACz分子的解吸和重排过程。同时,其路易斯碱性基团提高了薄膜质量,减少了埋底界面缺陷,并优化了能级对齐。此外,ALB与Me-4PACz之间形成定向π-π相互作用,最终抑制了非辐射复合并促进了载流子传输。优化后的倒置宽带隙钙钛矿太阳能电池实现了22.68%的功率转换效率(PCE),未封装的器件在736小时连续最大功率点跟踪(MPPT)光照下仍保持初始效率的93.87%。

进一步将ALB修饰的半透明钙钛矿顶电池与1.03 eV带隙的CuInGaSe₂(CIGS)底电池集成,制备了四端叠层器件,总效率高达29.06%。这一双重目标策略为同时提升HTL和钙钛矿层的薄膜质量提供了一种简单有效的方法。

文章亮点

  1. 创新性钝化策略:通过阿苯达唑(ALB)修饰Me-4PACz空穴传输层,解决了钙钛矿前驱体溶液润湿性差和分子聚集问题,显著提升了薄膜质量和器件性能。

  2. 高效稳定的器件表现:ALB优化的钙钛矿太阳能电池实现了22.68%的功率转换效率,并在736小时光照下保持93.87%的初始效率,展现出优异的稳定性。

  3. 叠层应用突破:将ALB修饰的半透明钙钛矿顶电池与CIGS底电池结合,四端叠层器件的总效率高达29.06%,为钙钛矿叠层太阳能电池的研究提供了新思路。

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Z. Luo, L. Tang, L. Zeng, H. Fang, W. Wang, H. Zhang, J. Zhu, W. Li, T. Wang, S. Wang, X. Wang, X. Xiao, J. Li, Albendazole Passivation in Inverted Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells toward Efficient Perovskite/CuInGaSe2 Tandem Photovoltaics. Adv. Mater. 2025, e05597.

https://doi.org/10.1002/adma.202505597

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