肉桂醇修饰克服倒置钙钛矿太阳能电池中PTAA的润湿性问题

为解决倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）中聚双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺（PTAA）的疏水性导致的润湿性不匹配问题，研究人员提出了一种基于肉桂醇（CA）的界面修饰策略。该策略显著提升了钙钛矿前驱体在PTAA薄膜上的润湿性，改善了钙钛矿层的薄膜质量和界面接触，减少了陷阱态和界面能量损失，使器件平均功率转换效率（PCE）提升75.20%，最高效率达21.31%，同时增强了器件的稳定性和重复性。这一研究为低成本、大规模生产高性能倒置PSCs提供了简单有效的解决方案。

　　

钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其低成本、高效率及易于制备等优势成为新能源领域的研究热点，其中倒置（p-i-n）结构因兼容性和稳定性更受青睐。然而，作为空穴传输层（HTL）的聚双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺（PTAA）因其强疏水性，与极性钙钛矿前驱体存在严重的润湿性不匹配问题，导致薄膜覆盖度低、界面接触差，进而引发器件性能下降和稳定性不足。尽管已有多种改性策略（如等离子体处理、添加剂掺杂等），但普遍面临工艺复杂、成本高昂或重复性差的挑战。

针对这一问题，桂林电子科技大学的研究团队提出了一种基于廉价且环保的肉桂醇（CA）的界面修饰方法。CA分子中同时存在的疏水苯环和亲水羟基，可桥接PTAA与钙钛矿层，通过路易斯酸碱相互作用优化结晶过程。研究显示，CA修饰使PTAA表面接触角从81.24°显著降低，钙钛矿薄膜覆盖率提升，界面能量损失减少。最终，器件平均功率转换效率（PCE）从10.22%提升至19.41%，最高效率达21.31%，短路和异常器件比例大幅下降，重复性和稳定性显著增强。该成果发表于《Materials Today Communications》，为大规模生产高性能倒置PSCs提供了经济高效的解决方案。

关键技术方法
研究通过旋涂法在PTAA表面引入CA修饰层，利用接触角测试评估润湿性改善；采用扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见吸收光谱分析薄膜形貌与光学性能；通过稳态/瞬态荧光光谱和电化学阻抗谱（EIS）研究界面电荷传输特性；器件性能通过电流密度-电压（J-V）曲线和外量子效率（EQE）测试验证。

研究结果

1. 润湿性与薄膜形貌优化：CA修饰使PTAA表面亲水性增强，钙钛矿前驱体铺展更均匀，薄膜覆盖度提高，孔洞减少（图S1）。
2. 光学与界面性能提升：修饰后的钙钛矿层吸收强度增加，荧光寿命延长，表明非辐射复合减少；EIS显示界面电荷转移电阻降低。
3. 器件性能突破：CA处理使平均PCE提升75.20%，最高效率达21.31%，且批次重复性显著改善（表1）。
4. 稳定性增强：未封装器件在湿度环境下保持80%初始效率超过500小时，远超对照组。

结论与意义
该研究通过CA的简单界面修饰，有效解决了PTAA的润湿性瓶颈，同步优化了钙钛矿结晶质量、界面接触和电荷传输性能。其核心创新在于利用CA的双亲分子结构实现低成本、绿色化的界面工程，避免了传统方法的高耗损或高成本缺陷。这一策略不仅推动了倒置PSCs的产业化进程，还为其他疏水性功能材料的改性提供了新思路。未来可进一步探索CA衍生物或其他双亲分子在多层器件中的普适性应用。