鈣鈦礦太陽能電池（PSC）因其卓越的性能和簡單的製造而受到高度評價。然而，傳統的電洞傳輸層(HTL)，如聚三芳胺(PTAA)、氧化鎳(NiOx) 和聚(3,4-乙撐二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸) (PEDOT) 具有固有的局限性，阻礙了效率和穩定性。這些材料通常存在疏水性、高反應性和酸性等問題，這些問題會對 PSC 的整體性能產生負面影響。

由於這些挑戰，迫切需要探索和開發能夠克服這些限制並進一步增強 PSC 能力的新型 HTL。

雲南大學和中國科學技術大學的研究團隊設計合成了一種新型二甲基吖啶基自組裝單分子層（SAM），[2-(9,10-二氫-9,9-二甲基吖啶- 10-基)乙基]膦酸(2PADmA)，用作倒置PSC中的電洞傳輸層。研究已發布在能源材料與裝置。

研究小組合成了一種新型二甲基吖啶基SAM，2PADmA，並將其用作倒置PSC中的電洞傳輸層。此 SAM 可調節鈣鈦礦結晶、增強載子傳輸、鈍化缺陷並減少非輻射複合。基於 2PADmA 的裝置實現了電源轉換效率(PCE) 為 24.01%，顯著高於使用常用 2PACz SAM 的裝置的 22.32% PCE。

效能的提高主要是由於填充因子 (FF) 提高了 83.92%，而基於 2PACz 的裝置的填充因子 (FF) 為 78.42%。此外，基於2PADmA的裝置表現出增強的穩定性，在黑暗儲存1,080小時後保留了約98%的初始PCE，在85°C加熱400小時後保留了87%，展現出卓越的性能和耐用性。

雲南大學研究員蔡兵博士表示：「2PADmA SAM的開發代表了PSC領域的重大進步。這種新穎的SAM不僅提高了PSC的效率和穩定性，而且為設計提供了一種新的方法。用於未來太陽能電池技術的先進HTL。

創新的 2PADmA SAM 為提高 PSC 的效率和穩定性開闢了新的可能性，使其更適合商業應用。這項進步可能會導致開發出更有效率、更持久的太陽能係統，為全球向再生能源轉型做出貢獻，並支持應對氣候變遷的努力。

更多資訊：Liufei Li等人，基於二甲基吖啶的自組裝單層作為高效倒置鈣鈦礦太陽能電池的電洞傳輸層，能源材料與裝置（2024）。DOI：10.26599/EMD.2024.9370038

提供者：清華大學出版社