Angew：紧凑分子堆叠和抑制自聚集优化富勒烯传输层以实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池

电子传输层（ETL）材料的不足仍然是限制倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）整体光伏性能的关键瓶颈。富勒烯衍生物（如PCBM）因其优异的电子亲和力和与钙钛矿层的能级匹配，被广泛用于PSCs的ETL材料。然而，PCBM存在高能量无序、自聚集倾向和缺陷钝化能力不足等问题，导致显著的载流子复合和界面电荷积累。

本文北京化工大学李明华、中国科学院化学研究所胡劲松和中南大学赵富稳等人开发了一种磷酸盐取代的富勒烯衍生物FuPE，用于增强基于PCBM的ETL在PSCs中的性能。FuPE的引入有效紧凑了分子堆叠，增强了结晶度和分子间相互作用，抑制了自聚集并改善了FuPE:PCBM共混物的界面相容性。与纯PCBM相比，FuPE:PCBM共混膜具有更高的电子迁移率（0.183 cm² V⁻¹ s⁻¹）、更低的陷阱密度、更均匀的薄膜形貌和更强的缺陷钝化能力。

因此，使用FuPE:PCBM作为ETL的PSCs实现了减少的陷阱辅助复合和更高效的载流子提取，从而获得了超过26%的功率转换效率（PCE），并提升了操作稳定性。这项工作为优化富勒烯基ETL提供了一种有效策略，推动了高效耐用PSCs的发展。

文章亮点总结

1. 新型磷酸盐取代富勒烯衍生物FuPE: 本文开发了一种新型的磷酸盐取代富勒烯衍生物FuPE，通过与PCBM共混，有效紧凑了分子堆叠，增强了结晶度和分子间相互作用，显著提升了ETL的性能。

2. 高效稳定的钙钛矿太阳能电池: 使用FuPE:PCBM作为ETL的PSCs实现了超过26%的功率转换效率（PCE），并显著提升了器件的操作稳定性，尤其是在连续光照下表现出优异的耐久性。

3. 抑制自聚集与增强界面相容性: FuPE的引入有效抑制了PCBM的自聚集，改善了ETL与钙钛矿层的界面相容性，减少了界面缺陷，从而提升了载流子提取效率并降低了陷阱辅助复合。

Compacting Molecular Stacking and Inhibiting Self-Aggregation in Fullerene Transporting Layer for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

Dan He, Jiahao Zhang, Xue-Yuan Gong, Xinying Ruan, Xin-Bo Ma, Chaoyi Yao, Xingxing Shen, Ming-Hua Li, Jianqi Zhang, Jin-Song Hu, Chunru Wang, Fuwen Zhao

First published: 22 March 2025

https://doi.org/10.1002/ange.202502950

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