西交大吴朝新最新Nat子刊：原位协同HTL策略，高性能可规模化PSCs|原位|吴朝新|太阳能电池|氧化|电荷|空穴|西交大

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西安交通大学吴朝新与董华带领其团队开展研究，发现实现均匀且稳定的空穴传输层（HTL，HoleTransportLayers）对于大面积钙钛矿太阳能电池（PSCs，PerovskiteSolarCells）而言至关重要。然而，当前基于自组装单分子层（SAM，Self-AssembledMonolayer）的空穴传输层存在界面附着力弱、薄膜均匀性差以及稳定性有限等问题，严重限制了其在大规模应用中的可扩展性。

鉴于上述问题，团队提出了一种集成式空穴传输层策略。具体而言，该策略是在氧化镍（NiOx）合成过程中进行原位自组装单分子层锚定，进而形成一种可规模化、高性能且耐用的空穴传输层。此策略显著提升了分子有序性、能级匹配度以及电荷提取能力，有效推动了大面积狭缝涂布模块性能的显著提升。

采用这种空穴传输层的钙钛矿太阳能电池取得了26.02%的冠军光电转换效率（PCE，PowerConversionEfficiency，有效面积为0.0655cm²）。大面积模块在不同面积下也展现出优异性能：23.25cm²面积下达到22.80%的效率，87.45cm²面积下达到21.45%的效率，749.276cm²面积下达到20.21%的效率（认证值为19.50%），充分彰显了其卓越的可扩展性。此外，作为商业化应用的关键考量因素，该电池的辐照稳定性和热稳定性均得到显著提升。封装后的大规模工业模块成功通过了国际电工委员会（IEC，InternationalElectrotechnicalCommission）61215-2-2021标准中的三项MQT（ModuleQualityTests）测试：户外暴露测试（MQT08）、紫外预处理测试（MQT10）以及湿热运行寿命测试（MQT13）。

从技术原理层面深入剖析，团队提出的基于原位自组装单分子层（SAM）协同氧化镍（NiOx）的集成式空穴传输层（HTL）策略，成功克服了传统分段式空穴传输层的局限性。传统方法中，自组装单分子层是沉积在预先制备好的氧化镍层上；而该团队通过在氧化镍合成过程中实现一步原位锚定，极大地增强了界面附着力、薄膜均匀性以及电荷传输性能，使其高度适配大面积钙钛矿太阳能电池（PSC）的制备。

采用这种集成式空穴传输层的钙钛矿太阳能电池器件取得了26.02%的冠军光电转换效率（PCE，有效面积为0.0655cm²），通过狭缝涂布法制备的大面积模块分别达到了22.80%（23.25cm²）、21.45%（87.45cm²）和20.21%（749.276cm²）的效率。该策略还展现出卓越的稳定性，经过1000小时（国际光伏稳定性测试标准ISOS-L-3）后仍能保持初始光电转换效率的91%，经过500小时（国际光伏稳定性测试标准ISOS-D-3）后能保持88%。此外，面积为749.276cm²的封装模块通过了IEC61215-2-2021标准的可靠性测试（MQT08、MQT10、MQT13），证实了其商业可行性。

这种集成式空穴传输层策略有效解决了基于自组装单分子层的空穴传输层在可扩展性和稳定性方面面临的挑战，为高性能、大面积钙钛矿太阳能电池开辟了一条可靠且具有工业应用前景的途径。