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暨南大学吴绍航、电子科技大学白赛、武汉理工大学黄福志和卜童乐等人研究发现,自组装单分子膜(SAMs)可显著提升反式钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光电转换效率(PCE),但自组装单分子膜自身的疏水性,会阻碍大面积钙钛矿薄膜的均匀制备,在柔性塑料导电基底上该问题尤为突出。

针对这一问题,暨南大学吴绍航、电子科技大学白赛、武汉理工大学黄福志和卜童乐团队提出一种界面离子工程改性策略。研究采用兼具多种亲水官能团的盐酸N-(4-氰基苯基)胍(NCGCl)对自组装单分子膜层进行修饰,有效解决了钙钛矿溶液铺展性差的难题。

研究表明,NCGCl中的氰基与胍基可与钙钛矿组分产生强相互作用,既能诱导异质成核,又可实现缺陷钝化。同时,NCGCl的苯环与自组装单分子膜之间形成π-π*堆积作用,进一步强化了基底与钙钛矿之间的界面桥接效应。

基于无反溶剂工艺,该团队(暨南大学吴绍航、电子科技大学白赛、武汉理工大学黄福志和卜童乐等人)制备的刚性与柔性基底钙钛矿太阳能电池,最高光电转换效率分别达到26.89%(第三方认证效率26.64%)和25.29%。此外,该团队进一步制备出5 cm × 5 cm柔性微型组件,其光电转换效率高达22.28%,且具备优异的机械弯折稳定性。

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文献信息

EnhancingHeterogeneousNucleationonBuriedInterfaceforEfficientAntisolvent-FreeInvertedFlexiblePerovskitePhotovoltaics

FeiWang,ChengkaiJin,SongKong,KexuanSun,WenzheZhang,ZhanShi,RuixuanJiang,YongLiu,WeiJi,ShaohangWu,SaiBai,FuzhiHuang,Yi-BingCheng,TongleBu

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73358