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界面载流子损失和不稳定的埋底异质界面是制约n-i-p钙钛矿太阳能电池性能与稳定性的关键因素。

本研究东莞理工学院张健开、Bo Yu和周海等人首次开发了一种基于天然吡哆醛磷酸酯(PLP)自组装分子的分子桥,以促进载流子传输并增强SnO₂/钙钛矿埋底异质界面的稳定性。PLP分子通过其磷酸基团锚定在SnO₂薄膜表面,钝化界面缺陷并调节SnO₂薄膜的能级。此外,PLP分子桥通过多重键合机制调控钙钛矿的结晶动力学,从而释放残余应力并促进高质量钙钛矿薄膜的生长。最终,优化后的器件在SnO₂/钙钛矿埋底异质界面实现高效载流子传输,获得了25.49%的最高光电转换效率,开路电压损失仅为0.33 V。更重要的是,由于异质界面得到强化,封装器件在热循环测试(-40 °C至85 °C,300次循环)中保持初始效率的91.64%,在最大功率点追踪测试(65 °C,1000 h)中保持91.87%。

本研究通过自组装分子桥减少载流子损失并增强SnO₂/钙钛矿埋底异质界面,为制备高效、耐用的钙钛矿太阳能电池提供了一条有效途径。

研究亮点:

  1. 首次将天然生物分子PLP用于钙钛矿太阳能电池界面工程,通过其磷酸基、羰基和羟基等多功能基团,同时实现SnO₂表面缺陷钝化与钙钛矿结晶调控。

  2. 分子桥策略显著增强界面稳定性与载流子传输效率,器件效率提升至25.49%,开路电压损失降低至0.33 V,并有效抑制非辐射复合。

  3. PLP修饰大幅提升器件环境稳定性,封装器件在严苛热循环与持续光照条件下仍保持90%以上的初始效率,展现出优异的实用潜力。

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S. Wang, Y. Guo, J. Zhang, et al. “ Constructing Stable Heterointerface with Self-Assembled Molecular Bridge for Efficient and Durable Perovskite Solar Cells.” Advanced Functional Materials (2026): e27418.

https://doi.org/10.1002/adfm.202527418

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