北京
金属氧化物是n‑i‑p型钙钛矿太阳能电池（PSCs）中应用最广泛的电子传输材料，但其固有缺陷会严重限制器件的光电转换效率与长期稳定性。针对该问题，南京工业大学陈永华、张辉团队采用3‑氰基丙酸（CPA）小分子自组装单分子层（SAM）替代传统二氧化锡（SnO₂），构筑了无金属氧化物的高性能n‑i‑p型钙钛矿太阳能电池。
CPA分子兼具羧基（−COOH）锚固基团与氰基（−CN）端基双功能结构：羧基可通过稳定共价键牢固锚定于氟掺杂氧化锡（FTO）基底表面，氰基则诱导分子在基底上垂直有序组装，形成由FTO指向钙钛矿吸光层的界面偶极子。该界面结构能够优化能级匹配、降低界面能量损耗，显著提升钙钛矿/电极界面的电子抽取效率。同时，CPA的氰基可与钙钛矿中的Pb²⁺、FA⁺组分产生强配位作用，有效调控钙钛矿结晶过程，提升薄膜均一性、缓解晶格应力并钝化缺陷态，显著改善界面接触与薄膜结晶质量。
性能测试结果表明，以CPASAM替代SnO₂后，器件最优光电转换效率可达25.17%，为目前已报道无金属氧化物n‑i‑p型钙钛矿电池的最高值。稳定性测试显示，未封装器件在氮气手套箱中储存2500h后，仍可保留90%的初始光电转换效率，长期储存稳定性显著提升。器件性能的大幅优化，主要归因于CPA改性实现的紧密界面接触以及高质量、低缺陷的钙钛矿结晶薄膜。
文献信息
StabilizingMetalOxideFreen-i-pPerovskiteSolarCellsbyElectron-Transporting,Strong-DipoleSelf-AssembledMolecule
MeiruDuan、JianbingZhu、LeiHuan、XiWang、YingjieXie、YajingLi、KuiXu、XueqinRan、ZhengyiSun、YingdongXia、HuiZhang、YonghuaChen
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.6c01978
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