均质埋底界面实现高效稳定锡基钙钛矿太阳能电池新突破

《Nature》：Tin-based perovskite solar cells with a homogeneous buried interface

本研究针对锡基钙钛矿太阳能电池（TPSCs）空穴传输层不理想及埋底界面质量差导致性能受限的难题，研究人员开发了一种新型膦酸分子界面修饰策略。该研究通过构建均质界面层优化能级排列，显著提升空穴提取效率并诱导高质量钙钛矿薄膜生长，最终实现17.89%的认证效率（反向扫描）和超过1500小时的工作稳定性，为无毒光伏器件的商业化提供了新路径。

　　

锡基钙钛矿太阳能电池（Tin-based perovskite solar cells, TPSCs）作为铅基器件的无毒环保替代方案近年来备受关注，其倒置结构认证功率转换效率（power conversion efficiency, PCE）已突破16%。虽然其理想带隙支持超过33%的理论效率极限，但实际性能与稳定性仍落后于铅基器件，部分归因于空穴传输层（hole transport layer）的优化不足以及埋底界面（buried interface）质量较差，导致空穴提取效率低下。

为解决这一难题，研究团队在埋底界面引入了一种新型分子薄膜——(E)-(2-(4',5'-双(4-(双(4-甲氧基苯基)氨基)苯基)-[2,2'-联噻吩]-5-基)-1-氰基乙烯基)膦酸。该分子薄膜形成了具有良好能级匹配的均质界面层，显著增强了空穴提取能力。同时，该界面层还构建出超浸润底层，引导生长出均匀且高质量的锡基钙钛矿薄膜，有效降低了缺陷密度并抑制了非辐射复合损失。

基于此策略制备的倒置结构小面积TPSCs实现了17.89%的破纪录效率（反向扫描模式下认证效率达17.71%）。封装器件在环境条件下储存1344小时后仍保持95%以上的初始效率，并在1倍太阳光照下连续运行1550小时后效率保持率超过94%。尤为重要的是，团队在1平方厘米大面积器件上获得了14.40%的效率，充分证明了该策略的可扩展性。