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主要内容

反式钙钛矿太阳能电池(PSCs)面临空穴传输层(HTL)均匀性不足及埋底界面缺陷钝化效果欠佳的挑战。针对这些问题,陕西师范大学刘治科、华南师范大学吴素娟等人开展研究,将4-甲硫基苯甲酰肼(MTBH)用作自组装单分子层(SAMs)/钙钛矿的三功能修饰剂,以提升反式钙钛矿太阳能电池的性能。

MTBH通过三元协同作用,实现了对[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸(Me-4PACz)自组装单分子层的优化及钙钛矿缺陷的钝化,具体作用机制为:

(1)Me-4PACz与MTBH间形成的P═O→S-C配位键,可改善自组装单分子层的有序性并实现能级精准匹配;

(2)N─H⋯I⁻氢键作用能有效钝化碘空位缺陷;

(3)C═O→Pb²⁺配位作用可修复低配位铅缺陷。

上述协同作用调控了钙钛矿的结晶动力学过程,诱导其形成“快速成核-缓慢生长”的成膜模式,最终制备出质量优异的钙钛矿薄膜——该薄膜残余应力显著降低(仅18.0MPa,对照组为60.1MPa),晶界缺陷也得到有效抑制。

基于此,经MTBH修饰的电池器件获得26.29%的最优光电转换效率(PCE),远高于对照组的23.62%;同时,器件填充因子(FF)高达84.94%,开路电压(Voc)达1.19V。该器件还展现出卓越的稳定性:在室温空气环境中放置2000小时后,仍可保持初始光电转换效率的93.76%;在最大功率点跟踪测试中持续470小时后,效率保持率达98.0%。

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文献信息

Triple-FunctionalHydrazide-BasedModifierforSelf-AssembledMonolayers/PerovskitetoObtain26.29%-EfficiencyInvertedMA-FreePerovskiteSolarCells

HanyeWang,YongLi,YanCai,DongfangXu,JunfengLin,HuiZhou,BaihuiWang,RuiSun,YongzheLi,HongjieLei,ZihaoFan,YifanWang,YiqiaoSun,YulinLiu,PeiyuanLiu,JunjieZhang,Prof.HongtaoBian,Prof.SujuanWu,Prof.ZhikeLiu

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202513535