钙钛矿太阳能电池（PSC）因其卓越的性能和简单的制造而受到高度评价。然而，传统的空穴传输层 (HTL)，如聚三芳胺 (PTAA)、氧化镍 (NiOx) 和聚 (3,4-乙撑二氧噻吩)-聚 (苯乙烯磺酸) (PEDOT) 具有固有的局限性，阻碍了效率和稳定性。这些材料通常存在疏水性、高反应性和酸性等问题，这些问题会对 PSC 的整体性能产生负面影响。

由于这些挑战，迫切需要探索和开发能够克服这些限制并进一步增强 PSC 能力的新型 HTL。

云南大学和中国科学技术大学的研究团队设计合成了一种新型二甲基吖啶基自组装单分子层（SAM），[2-(9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶-10-基)乙基]膦酸(2PADmA)，用作倒置PSC中的空穴传输层。研究已发布在能源材料与器件。

研究小组合成了一种新型二甲基吖啶基SAM，2PADmA，并将其用作倒置PSC中的空穴传输层。该 SAM 可调节钙钛矿结晶、增强载流子传输、钝化缺陷并减少非辐射复合。基于 2PADmA 的器件实现了电源转换效率(PCE) 为 24.01%，显着高于使用常用 2PACz SAM 的器件的 22.32% PCE。

性能的提高主要是由于填充因子 (FF) 提高了 83.92%，而基于 2PACz 的器件的填充因子 (FF) 为 78.42%。此外，基于2PADmA的器件表现出增强的稳定性，在黑暗储存1,080小时后保留了约98%的初始PCE，在85°C加热400小时后保留了87%，展现出卓越的性能和耐用性。

云南大学研究员蔡兵博士表示：“2PADmA SAM的开发代表了PSC领域的重大进步。这种新颖的SAM不仅提高了PSC的效率和稳定性，而且为设计提供了一种新的方法。用于未来太阳能电池技术的先进 HTL。”

创新的 2PADmA SAM 为提高 PSC 的效率和稳定性开辟了新的可能性，使其更适合商业应用。这一进步可能会导致开发出更高效、更持久的太阳能系统，为全球向可再生能源转型做出贡献，并支持应对气候变化的努力。

更多信息：Liufei Li等人，基于二甲基吖啶的自组装单层作为高效倒置钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，能源材料与器件（2024）。DOI：10.26599/EMD.2024.9370038

提供者：清华大学出版社