王晓峰DAMs分子双足锚定策略使NiOx基钙钛矿太阳能电池效率飙升！

主要内容

吉林大学物理学院王晓峰教授和李爱军教授带领其团队，针对氧化镍（NiOx）在倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）中作为空穴传输层时存在的性能瓶颈问题展开深入研究。尽管NiOx已被广泛应用于该领域，但其低导电性、表面缺陷、晶格失配、能级排列不佳以及NiOx/钙钛矿界面处的氧化还原反应等问题，严重制约了基于NiOx的PSCs性能的进一步提升。

为攻克这些难题，研究团队在NiOx与钙钛矿薄膜之间引入了一系列小分子二元羧酸（DAMs）作为缓冲层。DAMs凭借其二元羧酸基团有序锚定在NiOx表面，能够有效钝化NiOx的缺陷，并抑制界面处的氧化还原反应。

在众多DAMs中，吡啶 - 3,5 - 二羧酸（P35DA）凭借独特的吡啶环结构脱颖而出。该结构可诱导产生更有利的偶极矩，有助于实现能级精准排列，同时能与未配位的铅离子相互作用，调控钙钛矿的结晶过程，减少界面拉伸应变，抑制非辐射复合。此外，DAMs间位上的 - COOH基团形成了高度明确的双足锚定形态，使得钝化分子在NiOx表面形成超薄的自组装偶极层，进一步钝化缺陷并优化NiOx薄膜的光电性能。由于末端官能团的不同，P35DA具有更有利的偶极矩特性，不仅能实现更精准的能级排列，还能更好地钝化埋藏的钙钛矿层。

实验结果显示，基于NiOx/P35DA的器件在1.56 eV和1.68 eV的PSCs中分别取得了24.05%和21.48%的顶尖光电转换效率（PCE）。与原始PCE 21.91%相比，效率损失（HI）几乎可以忽略不计。而且，未封装的器件在相对湿度为50% - 60%的空气中储存1200小时后，仍能保持初始PCE的81%，展现出卓越的环境稳定性。同时，经P35DA修饰的PSCs在氮气中储存1200小时后，未封装的器件仍能保持初始PCE的85%，器件的湿度稳定性和热稳定性也得到了显著提升。

研究团队通过利用二元羧酸基团作为牢固的锚定基团，并策略性地改变末端基团，成功提升了PSCs的性能和稳定性。本研究不仅证明了DAMs钝化策略在基于NiOx的PSCs中的有效性，还为高效稳定光电器件的研发提供了可行的优化方向。

文献信息

Bipedal Anchoring Strategy via Dicarboxylic Acid Molecules for Efficient NiOx-Based Perovskite Solar Cells

Haoyu Ge，Xianzhao Wang，Xinhang Cai，Yuting Song，Hai Xu，Aijun Li，Xiao-Feng Wang

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.5c00386