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中科院孟磊Nat Commun:用于倒置钙钛矿太阳能电池的氧化还原改进型自组装单分子层

来源:知光谷 发布时间:2025-12-15 10:17:21
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倒置型钙钛矿太阳能电池(p-i-n pero-SCs)采用氧化镍(NiOx)与自组装单分子层(SAM)作为空穴传输层(HTL),已展现出较高的光电转换效率(PCE)。然而,NiOx表面镍价态的多样性给高质量SAM HTL的构建带来了复杂性。

为解决这一问题,本研究中国科学院化学研究所孟磊等人合成了一种新型SAM分子MeOF-4SHCz,靶向作用于NiOx表面富Ni³⁺区域,引发氧化还原反应。该反应产物在Ni³⁺富集区形成S–O–Ni键,而常规SAM分子MeOF-4PACz则在Ni²⁺区域通过P–O–Ni键锚定。二者以4:1(w/w)复合使用时,显著提升了SAM在NiOx上的覆盖度与均匀性。

基于该氧化还原改进型(ROI)-SAM HTL的倒置钙钛矿太阳能电池实现了26.5%的高PCE(认证效率26.28%),并在连续光照MPP条件下保持T90 > 1000小时的优异稳定性。

研究亮点:

  1. 新型氧化还原靶向SAM策略:设计合成了含巯基(–SH)的SAM分子MeOF-4SHCz,特异性与NiOx表面Ni³⁺富集区反应,生成S–O–Ni键,显著提升SAM层均匀性与覆盖率。
  2. 高效稳定兼顾:采用MeOF-4SHCz与MeOF-4PACz复合SAM作为HTL,实现26.5%的高转换效率(认证26.28%),并大幅提升器件稳定性(T90 > 1000 h)。
  3. 界面氧化抑制:MeOF-4SHCz通过还原Ni³⁺降低界面氧化性,抑制钙钛矿组分分解,从而改善界面接触与长期稳定性。

Lan, Z., Yang, Y., Huang, H. et al. Interfacial electrostatic repulsion inhibits iodide ion migration for enhancing reverse-bias stability of perovskite solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66224-7


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责任编辑:wanqin

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