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研究概述

埋底界面的優化對于實現反型鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的高效率至關重要，因為其在促進空穴傳輸和鈍化埋底界面缺陷方面起著重要作用。

盡管自組裝單層（SAMs）常用于此目的，但單個SAM固有的局限性，如固定的材料結構和能量水平，限制了其適應性和在不同成分中的進一步效率提升。

然而，基于單分子的設計在實現不同成分的鈣鈦礦太陽能電池之間的最佳能量對齊方面遇到了挑戰。

基于此，2024年11月30日，南方科技大學章勇、王行柱教授和徐保民教授等人在國際期刊Energy & Environmental Science發表題為《Versatile Energy-Level-Tunable Hole-Transport Layer for Multi-Composition Inverted Perovskite Solar Cells》的研究論文。

在本研究中，研究團隊提出了一種有效的策略，即混合具有不同偶極矩的SAM以調節能量水平和空穴傳輸特性，從而增強電荷傳輸特性和抑制埋底界面的能量損失。

通過理論模擬進一步研究了能量水平調節對器件性能的內在機制。

最終，小面積（0.736 cm²）帶隙為1.56 eV的反型PSC實現了冠軍功率轉換效率（PCE）26.28%（認證效率為25.80%），而大面積器件（1.1 cm²）展示了24.65%的效率。

此外，這些可調能量水平的SAM材料適用于不同制備方法和帶隙的各種PSC，分別實現了無反溶劑（1.56 eV）鈣鈦礦太陽能電池24.44%的效率和寬帶隙（1.85 eV）鈣鈦礦太陽能電池19.03%的效率。

值得注意的是，使用這些SAM材料的器件表現出優異的光穩定性，在最大功率點（MPP）運行1000小時后仍保持超過95%的初始效率。

圖文解讀

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圖1：相應的分子結構，計算了NiO_X、2PACz、4PACz、Me-4PACz和鹵素-SAMs（F-4PACz、Cl-4PACz和Br-4PACz）的偶極矩和HOMO水平

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圖2：倒置結構裝置的原理圖

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圖3：基于裸NiO_X、NiO_X/2PACz、NiO_X/Me-4PACz和ETHTL-10%的鈣鈦礦太陽能電池的Nyquist圖譜

文獻信息

Versatile Energy-Level-Tunable Hole-Transport Layer for Multi-Composition Inverted Perovskite Solar Cells,?Energy & Environmental Science, 2024.

原創文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/12/04/d43d530b26/

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