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【能源】提高自组装单分子层覆盖度制备高效率反式钙钛矿太阳能电池

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2025-01-08 08:11

正文

注：文末有 研究团队简介 及本文 科研思路分析

钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本和广泛应用的潜力，其光电转换效率已超过26%。基于SAMs的空穴传输层能够调节钙钛矿的表面能级、减少界面缺陷和提高结晶质量，被广泛用于提高钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。然而，SAMs在基底上的良好覆盖和均匀分布仍然是高效稳定输出功率的钙钛矿太阳能电池面临的挑战。近日， 中国科学院化学研究所绿色印刷实验室 的 宋延林 研究员课题组 通过混合自组装单分子层（SAM）的策略，增强自组装单分子层覆盖度实现反式钙钛矿太阳能电池效率25.70%。

宋延林研究员课题组的研究人员通过使用MeO-2PACz和全氟三丙胺（FC-3283）的混合SAM策略来减少MeO-2PACz聚集形成团簇，并增强MeO-2PACz的相互作用，从而增强SAM的覆盖和均匀分布，以实现高效和稳定的反式钙钛矿太阳能电池。此外，FC-3283不仅促进钙钛矿晶体生长，而且还进一步证明了混合SAM可以抑制非辐射复合，加速载流子传输并调节SAMs的能量级。最终，混合SAM改进的器件实现了25.70%的冠军效率（认证效率：25.6%），并且在连续运行1000小时后（稳定性测试：ISOS-L-1）保持了90%的初始效率。

图1. 混合SAM提高MeO-2PACz在基底的覆盖度。图片来源： Angew. Chem. Int. Ed.

这一成果发表在 Angewandte Chemie International Edition 上。该文的第一作者为中国科学院化学研究所硕士研究生 张希文 ，通讯作者为中国科学院化学研究所 宋延林 研究员与汪洋副研究员。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Reinforcing Coverage of Self-assembled Monomolecular Layers for Inverted Perovskite Solar Cells with Efficiency of 25.70%

Xiwen Zhang, Yang Wang*, Kun Zhang, Mingquan Tao, Haodan Guo, Lutong Guo, Zhaofei Song, Jinxu Wen, Yongrui Yang, Yuqing Hou, Yanlin Song*

Angew. Chem. Int. Ed ., 2024 , DOI: 10.1002/anie.202423827

研究团队简介

张希文 ，中国科学院化学研究所绿色印刷实验室硕士研究生。2022年9月起在中国科学院化学研究所攻读硕士研究生。研究方向高效稳定钙钛矿太阳能电池。

汪洋，中国科学院化学研究所绿色印刷重点实验室副研究员。中国科学院青年促进会会员， eScience 期刊青年编委，从事光电纳米复合材料制备、钙钛矿大面积模组器件、检测器及传感器的研究。主持国家自然科学基金（青年与面上）、北京市自然科学基金以及光伏企业横向项目(2项)。在 Joule, Nature Communications, Advanced Materials，Advanced Energy Materials, Angewandte Chemie-International Edition, Energy & Environmental Science， ACS Energy Letters 等重要国际学术期刊发表SCI论文40余篇，申请国内发明专利13项，实现专利转化1项。

宋延林 研究员，中国科学院化学研究所研究员，绿色印刷重点实验室主任，杰青，长江学者特聘教授。中国材料研究学会、中国微米纳米技术学会、中国印刷技术协会常务理事，中国感光学会、中国真空学会理事，国际印刷电子标准工作组专家。作为首席科学家或项目负责人主持国家重点研发计划、国家基金委重大项目和创新群体等项目30余项。已发表SCI 收录论文600余篇，引用55,000余次，H指数119。主持和参加编写中英文专著16 部；获授权中国和国际发明专利170余项。获 2008年和2005 年国家自然科学二等奖、2016年北京市科学技术一等奖和2023年第三届全国创新争先奖。先后获中国青年科技奖、中国科学院杰出青年、中国科协求是杰出青年成果转化奖、中国化学会-阿克苏诺贝尔化学奖、亚洲化学联合学会经济发展杰出贡献奖、国际电工标准组织IEC1906奖、中华印制大奖和毕昇印刷杰出成就奖等。入选首批科技北京领军人才、万人计划领军人才、中青年科技创新领军人才、国家百千万人才工程和全国优秀科技工作者等。

https://www.x-mol.com/university/faculty/26752

http://ylsong.iccas.ac.cn/

科研思路分析

Q：这项研究最初是什么目的？或者说想法是怎么产生的？

A：如上所述，钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本和广泛应用的潜力，其光电转换效率已超过26%。基于SAMs的空穴传输层能够调节钙钛矿的表面能级、减少界面缺陷和提高结晶质量，被广泛用于提高钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。然而，SAMs在基底上的良好覆盖和均匀分布仍然是高效稳定输出功率的钙钛矿太阳能电池面临的挑战。我们的研究兴趣在于通过混合SAMs的策略来提高SAMs在基底的覆盖度，使其均匀分布，以实现高效和稳定的倒置钙钛矿太阳能电池。

【能源】提高自组装单分子层覆盖度制备高效率反式钙钛矿太阳能电池

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