用于高效稳定倒置PSCs的噻吩桥接共轭自组装空穴传输单分子层|共轭|噻吩桥接|太阳能电池|空穴|自组装|钛矿

主要内容

自组装空穴传输单分子层（SAM）的分子工程设计，已被证实是提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能的关键技术路径。针对钙钛矿器件界面优化的核心需求，华北电力大学戴松元团队与深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司JiangSheng等人联合开展研究，采用共轭连接基分子设计策略，通过合理的分子结构设计开发出一种噻吩连接型共轭自组装单分子层材料（MPA-Th-CA），借助其优异的共轭效应与杂原子效应精准调控并优化器件界面性能。

与苯连接型对照材料（MPA-Ph-CA）相比，MPA-Th-CA展现出多维度性能优势：共轭体系显著增强，进而提升材料导电性；偶极矩更大，与钙钛矿的能级匹配更精准，对钙钛矿前驱液的浸润性更优且基底覆盖更均匀，同时可有效促进钙钛矿结晶并提升结晶质量，最终实现器件能量损失的显著降低。

性能测试结果表明，基于MPA-Th-CA构建的钙钛矿太阳能电池，光电转换效率（PCE）高达25.53%，且效率分布区间窄，器件重复性优异；同时器件稳定性显著提升，在长期工作、高湿度及高温环境下均展现出优异的耐久性。值得注意的是，相较于呋喃、3,4-乙烯二氧噻吩或2,1,3-苯并噻二唑连接的同类SAM材料，噻吩连接型MPA-Th-CA仍表现出更高的光电转换效率。

本研究证实，π-共轭桥连基团的分子工程设计是构筑高效稳定钙钛矿太阳能电池的有效技术手段，为通过共轭分子结构设计优化界面材料、推动高效稳定钙钛矿光伏器件的发展提供了重要策略支撑。