河南大学董琛&谭付瑞ACS Nano：通过双空穴传输层自组装与自钝化策略实现22.1%效率的碳电极钙钛矿太阳能电池

低温可印刷碳电极钙钛矿太阳能电池（C-PSCs）因具备商业可扩展性、稳定性好且成本较低等优势，被视为极具应用潜力的器件类型。然而，其光电转换效率目前仍低于金属电极器件。这主要是由于碳电极与钙钛矿界面之间的空穴选择性欠佳，导致能量损失较大。

在此，河南大学董琛与谭付瑞于ACS Nano期刊发表了基于P3HT/NiOx双空穴传输层自组装与自钝化的研究成果。该策略通过向NiOx无机空穴传输层中引入不同链长的季铵盐表面活性剂，来改善NiOx纳米颗粒的分散性和成膜质量，并为P3HT侧链提供锚定位点，改善其分子取向。实验和理论结果发现，HTAB因其最佳的烷基链长度，不仅确保了NiOx纳米颗粒的分散性和成膜性，还为P3HT提供最强范德瓦尔斯相互作用，从而促使P3HT分子自组装，改善P3HT/NiOx双层电荷传输能力。此外，游离的Br离子能够渗透至钙钛矿薄膜内部，有效地钝化钙钛矿体内未配位Pb2+、卤素空位等缺陷。最终，基于上述策略构筑的可印刷低温小面积C-PSCs器件和迷你模组分别实现了22.1%和18.0%的最高效率。

文章亮点总结：

1.调控表面活性剂链长，实现NiOx成膜质量与P3HT取向的平衡：在 季铵盐表面活性剂体系中，HTAB凭借其最佳的烷基链长度，不仅确保了NiOx纳米颗粒的分散性和成膜性，而且为P3HT的己基侧链提供最强的范德瓦尔斯相互作用，进而增强其分子取向、促进其分子自组装，提升界面电荷传输与提取能力。

2.表面活性剂中游离离子的自发钝化：季铵盐表面活性剂中的Br离子能够渗透至钙钛矿薄膜内部，进而钝化薄膜内的未配位Pb2+或卤素空位等缺陷。

3.高效稳定碳基器件：低温可印刷C-PSCs和迷你模组分别实现了22.1%和18%的高效率，未封装器件在连续运行500小时后仍保持初始效率的94%以上，展现了优异的长期稳定性。

J. Tong, C. Dong, M. Yao, Q. Wang, C. Shen, Y. Yue, L. Yan, Y. Gao, G. Yue, W. Zhang, M. I. Saidaminov, F. Tan, 22.1% Carbon-Electrode Perovskite Solar Cells by Spontaneous Passivation and Self-Assembly of Hole-Transport Bilayer. ACS Nano, 2025. DOI: 10.1021/acsnano.4c16916

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c16916

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