用于高效稳定大面积钙钛矿太阳能模块的界面混合工程策略

《Advanced Functional Materials》：Interfacial Hybrid Engineering Strategy for Highly Efficient and Stable Large-Area Perovskite Solar Modules

自组装分子（SAMs）作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）的空穴传输层（HTL）具有潜力，但存在覆盖不全、不均及稳定性不足问题。通过引入PA分子调控SAM组装，实现均匀有序分布，提升界面能级对齐、电荷提取效率及缺陷钝化，大尺寸组件效率达22.81%和20.16%，并显著增强稳定性，为产业化提供有效方案。

　　

摘要

自组装分子（SAMs）被认为是反向钙钛矿太阳能电池（p-i-n PSCs）中空穴传输层（HTL）的有前景的材料。然而，SAM薄膜的不完全覆盖、较差的均匀性和不足的稳定性仍然阻碍了基于SAM的HTL在PSCs中的大规模工业应用。本文提出了一种界面混合工程（IHE）策略，该策略引入了一种分子抑制剂——4,4,4-三(磷酸基)三苯甲烷（PA），以调节SAM的组装并优化界面性能。PA通过空间位阻和化学相互作用有效抑制了2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸（2PACz）的分子聚集，从而确保了SAM分子的均匀分布、有序组装以及可扩展的制备。因此，钙钛矿/HTL界面表现出更好的能级对齐、电荷提取效率和缺陷钝化效果。基于PA的小面积器件的最高光电转换效率（PCE）达到了26.55%。采用PA的大面积模块分别实现了22.81%（22.8平方厘米）和20.16%（750.5平方厘米）的创纪录效率，这代表了在可扩展PSCs中单个SAM-HTL层所报告的最高性能。此外，经过PA改性的器件在ISOS-D和ISOS-L测试条件下表现出显著的运行稳定性。这种IHE策略为在大面积PSCs中实现均匀的SAM沉积提供了有效且可扩展的解决方案，同时提高了器件效率和长期耐久性，为基于SAM的钙钛矿光伏技术的商业化铺平了道路。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。