AM：基于空间位阻与螯合作用的分子工程实现稳定倒置钙钛矿太阳能电池

富勒烯衍生物（如C₆₀和PCBM）因其高电子迁移率和良好的能级匹配，被广泛用作倒置钙钛矿太阳能电池中的电子传输层。然而，其较差的光热稳定性和与钙钛矿层较弱的相互作用限制了进一步发展。

为解决这些问题，本研究香港城市大学付强和Alex K.-Y. Jen等人开发了一种新型富勒烯衍生物2Py，通过结合空间位阻调节与螯合基团引入的协同策略，用作倒置PSCs的ETL。该分子具备三大优势：适度的空间位阻抑制ETL在热老化过程中的聚集；螯合基团增强与钙钛矿层的界面相互作用；提升的亲水性促进原子层沉积SnOₓ薄膜的均匀生长。基于1.55 eV带隙的倒置PSCs使用2Py ETL实现了26.07%的效率。宽带隙（1.80 eV）和窄带隙（1.25 eV）PSCs分别实现了19.94%和24.06%的效率。

值得注意的是，这些器件表现出卓越的光热稳定性，在85°C加热下T₉₀ > 1080小时，在45°C最大功率点追踪下T₉₀ > 1250小时，性能优于基于PCBM的器件。该分子设计策略为提升倒置PSCs中ETL的性能与稳定性开辟了新路径。

研究亮点：

1. 首创“空间位阻-螯合协同”分子设计，通过单一分子2Py同步解决ETL热聚集、界面接触不良与SnOₓ成核难题，实现“一分子三功能”的高效集成。

2. 实现全带隙范围的高效稳定器件：在1.55 eV、1.80 eV和1.25 eV等多种钙钛矿体系中均取得优异效率（最高26.07%），并成功制备出活性面积14.28 cm²、效率23.75%的微型组件，展现优异扩展性。

3. 突破倒置器件长期稳定性瓶颈：在85°C高温老化下保持初始效率99%超过1080小时，在45°C最大功率点追踪下保持>99%效率超过1250小时，为产业化推进提供关键材料解决方案。

T. Shen, J. Wang, C. Yuan, et al. “ Molecular Engineering of Electron Transport Layers via Steric Hindrance and Chelation Toward Stable Inverted Perovskite Solar Cells.” Advanced Materials (2026): e21878.

https://doi.org/10.1002/adma.202521878

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