北京
倒置p-i-n型钙钛矿太阳能电池中，传统富勒烯基电子传输层普遍存在成本较高、规模化制备困难、运行稳定性差等问题；而稳定性优异的无机氧化物电子传输材料，却存在能级匹配不佳、加剧器件迟滞效应的缺陷，严重制约了电池的光电转换效率。针对上述技术痛点，香港城市大学朱宗龙团队研发出一种主链含共平面吸电子苝二酰亚胺（PBI）结构单元的非富勒烯共轭聚合物2PB-T，将其作为高性能n型电子传输层应用于倒置钙钛矿太阳能电池。
该研究通过PBI聚合物主链结构设计与侧链工程调控，有效优化了材料的电子传输性能、薄膜成膜均匀性及界面结合特性，彻底改善了传统小分子电子传输层稳定性不足的短板。得益于PBI单元带来的优异光电性能，基于2PB-T的小型电池器件最优光电转换效率可达27.8%，经最大功率点追踪（MPPT）认证的稳定效率为27.3%。该分子设计策略具备良好的规模化应用潜力，大面积器件表现优异：有效面积20.6cm²和625cm²的钙钛矿光伏模组，光电转换效率分别达到24.4%和22.5%。
此外，该器件具备优异的长期运行稳定性，这源于PBI聚合物主链固有的高光热稳定性及精细化侧链修饰设计，该优势已通过长时间加速老化测试与户外实际工况测试得到充分验证。测试结果表明：小型器件在85℃空气环境下持续1752小时最大功率点追踪测试后，效率保有率仍超98.6%；625cm²大面积模组经5900小时户外实际运行后，可保留96.9%的初始光电转换效率。
该研究成功构建了新型非富勒烯聚合物电子传输层设计体系，有效破解了钙钛矿太阳能电池领域长期存在的效率、稳定性与规模化制备三者相互制约的核心难题，为电子传输层材料的分子精准设计提供了重要参考，同时为钙钛矿太阳能电池高效、稳定、产业化规模化应用提供了可行的技术方案。
文献信息
n-Typepolymerlayersenableefficient,scalable,andthermallystableperovskitesolarmodules
DanpengGao、JieGong、LeiYang、NingWang、BohongChang、LiangchenQian、FrancescoVanin、ChunleiZhang、ZexinYu、ShuaiLi、JianqiuGong、ZonglongZhu
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed8175
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