碘溴混合宽禁带钙钛矿易发生卤素偏析,尤其在太阳能电池的埋底界面处,该处在工作时光照、热和电场应力最为集中。然而,常用的咔唑类自组装单分子层(SAM)与钙钛矿晶格之间的化学作用有限,导致结构不稳定和电荷提取效率低。
本研究上海交通大学张瑶和陈汉等人引入了一种分子桥接剂——(4-氟苯基)硫脲(FPT),它能同时与SAM基底共轭并与钙钛矿表面配位,从而增强空穴收集异质界面的化学与电子耦合。通过该方法,获得了具有增强光电性能和晶格稳定性的光稳定1.76 eV钙钛矿吸收层,使单结钙钛矿太阳能电池实现了20.79%的光电转换效率(认证效率20.35%)。
当与1.25 eV Sn-Pb钙钛矿底电池集成时,制备的两端单片全钙钛矿叠层太阳能电池效率达到29.58%,且封装器件在960小时持续最大功率点运行后仍保持初始效率的90%。
研究亮点:
创新界面工程策略:引入FPT分子桥接剂,同时增强SAM与钙钛矿界面的化学键合与电子耦合,有效抑制卤素偏析与晶格分解。
显著提升光稳定性:FPT修饰后,宽禁带钙钛矿薄膜在光照下卤素偏析被显著抑制,氧化反应减弱,薄膜质量与稳定性大幅提升。
高效器件性能:实现1.76 eV单结电池效率20.79%(认证20.35%),全钙钛矿叠层电池效率达29.58%,并具备优异的运行稳定性(MPP下960小时保持90%效率)。
Photostable wide-bandgap perovskites with enhanced interface coupling for all-perovskite tandems
C. Li, Y. Zhang, H. Zhao, J. Zhang, Z. Yu, X. Tang, Y. Wang and H. Chen, Energy Environ. Sci., 2026
DOI: 10.1039/D5EE06683B
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/ee/d5ee06683b
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