华科大韩宏伟：原位聚合有机盐中间层助力介观钙钛矿电池性能提升|tio|华科大|太阳能电池|有机盐|氧化|聚合物|钛矿|韩宏伟

主要内容

实现钙钛矿太阳能电池（PSCs）的高效率，核心在于构建稳定且坚固的埋底界面。在本次研究中，华中科技大学韩宏伟教授与梅安意教授带领团队展开深度探索。团队创新性地运用一种可自聚合的有机盐——硫辛酸钠（sodium thioctate，ST），对可印刷介观钙钛矿太阳能电池（printable mesoscopic PSCs，p-MPSCs）的介孔二氧化钛（TiO₂）电子传输层进行改性，成功在p-MPSCs埋底界面构筑起耐用缓冲层。

在相对温和的实验条件下，ST于TiO₂内表面发生原位聚合反应，在与钙钛矿的界面处形成交联的聚硫辛酸（poly(ST)）界面缓冲层。该聚合物层通过静电相互作用，显著增强界面机械强度。其柔性聚合物侧链可有效缓解界面残余应力，羧酸盐基团则能精准钝化缺陷，最大程度减少埋底界面处的非辐射复合。在这些协同效应的共同推动下，p-MPSCs性能大幅提升，光电转换效率高达20.33%。并且，在连续600小时最大功率点跟踪测试后，仍能保持初始效率的92%以上，运行稳定性极为出色。

总体而言，韩宏伟教授和梅安意教授团队的研究成果颇具价值。该研究展示了利用可自聚合盐单体硫辛酸钠（ST）构建可靠聚合界面缓冲层，以制备高性能可印刷介观钙钛矿太阳能电池（p-MPSCs）的有效方法。聚硫辛酸（poly(ST)）上的羧酸根（COO⁻）基团如同稳固的纽带，在界面处巧妙连接二氧化钛（TiO₂）和钙钛矿，成功达成强化界面结合强度与缓解界面应力的双重目标。此外，该缓冲层改善了介孔二氧化钛（mp-TiO₂）的润湿性，有力促进了卤化物钙钛矿结晶质量的提升；凭借其盐特性，实现了更高效的缺陷钝化。这些改进措施协同作用，使基于碳电极且无空穴传输层的器件光电转换效率（PCE）提升至20.33%，稳定性显著增强。此研究不仅充分验证了基于盐的聚合物界面工程的有效性，更为钙钛矿光伏器件构建可靠界面提供了简便高效的方法。所提方案通过科学合理的界面设计，为开发高性能、稳定的钙钛矿太阳能电池开辟了广阔的应用前景。