调节混合自组装分子的吸附构型可实现高性能的反式钙钛矿太阳能电池

《Advanced Materials》：Modulating Adsorption Configurations of Hybrid Self-assembled Molecules Enables High-performance Inverted Perovskite Solar Cells

本研究通过共组装BCA/BSCA分子调控自组装分子[4-(3,6-二苯基-9H-羰基-9-基丁基)膦酸]在ITO表面的吸附构型，使钙钛矿薄膜能级对齐更优、均匀性提高，实现26.72%认证效率及长期稳定性。

　　

摘要

自组装分子（SAMs）作为选择性孔层在钙钛矿太阳能电池中取得了巨大成功。然而，有效调节杂化SAMs在氧化铟锡（ITO）基底上的吸附构型仍然是一个挑战，这直接影响SAM的取向和均匀性。本文研究了[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸（Ph-4PACz）在ITO表面的吸附构型，并通过共组装2,3,5,6-四氟对苯二甲酸（BCA）或2,3,5,6-四氟-4-磺基苯甲酸（BSCA）来改变其吸附行为。具体而言，通过双羧基锚定的平面BCA分子使Ph-4PACz保持倾斜状态，与ITO表面形成约54.03°的夹角；而通过单羧基锚定的倾斜BSCA分子则使Ph-4PACz几乎垂直于ITO表面排列。引入BSCA后，Ph-4PACz薄膜变得更加均匀，能级对齐性更好，从而提高了钙钛矿薄膜埋藏层的均匀性，增强了电荷传输能力，并减少了界面非辐射复合损失。因此，基于BSCA的器件在活性面积为0.0717平方厘米时实现了26.72%（认证效率为26.75%）的转换效率，在1平方厘米时实现了25.21%的转换效率。这些器件在光照条件下运行1500小时后，或在85°C下加热1000小时后，其效率仍保持在初始值的90%以上。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。