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倒置（p-i-n）钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于低温制备工艺和与串联结构及柔性器件大规模制造的兼容性，成为下一代薄膜光伏技术的有力候选者。基于n型半导体特性的C60电子传输层（ETL）具有良好的稳定性、良好的密度和均匀性，目前已广泛应用于高效且稳定的倒置PSCs中。基于热蒸发制备的小面积器件，其光电转换效率（PCE）超过了25.5%，具有巨大的应用潜力。然而，钙钛矿/C60界面仍然存在接触不良的问题，特别是在面积增大时，这些问题尤为突出。钙钛矿表面与C60层之间的接触缺陷可能导致深能级缺陷，从而使倒置PSCs模组的器件性能下降。此外，该界面附近的少数载流子以及未完全钝化的陷阱态会产生界面复合，影响器件的效率及其稳定性。
鉴于此，近日，西北工业大学的陈睿豪教授、王洪强教授联合南方科技大学的夏海平教授团队开发了一系列碳龙金属芳香族化合物来调节钙钛矿表面并优化钙钛矿/C60界面的接触，特别是二碳龙-菲咯啉（DCP）。由DCP衍生的三苯基膦（PPh3+）通过强π-π堆积作用进一步作为“爪”捕捉C60层，并增强了与钙钛矿薄膜的相互作用力。同时，DCP独特的空间结构能够有效重构钙钛矿表面，改善薄膜质量，作为电子转移桥接连接钙钛矿与C60层，减少非辐射复合，增强能级对准并抑制离子迁移。
因此，经过DCP修饰的倒置PSCs实现了25.80%的高PCE。同时，DCP修饰的模组在25.25 cm²的有效面积下达到了20.72%的高PCE。未封装器件在最大功率点跟踪下，经过1400小时的光照测试，仍保持超过98%的原始效率，并表现出卓越的热稳定性，在85°C氮气气氛下经过2500小时后仍保持93%的初始效率。
Yang Yang, Shiyan Chen, Zhiyuan Dai, Hang Wei, Shuyuan Wan, Yan Chen, Jinhan Sun, Zhe Liu, Liming Ding, Haipng Xia, Ruihao Chen, Hongqiang Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202420262.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202420262
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