专栏名称: 高分子科学前沿

高分子界新媒体：海内外从事高分子行业及研究的小分子聚合起来

目录

相关文章推荐

高分子科学前沿 · 福师大Joule：n型聚合物助力钙钛矿电池中 ... · 22 小时前

艾邦高分子 · 宝理塑料宣布2025年内将推出机械回收PPS ... · 昨天

艾邦高分子 · 欢迎加入越南制造产业链微信群 · 昨天

高分子科学前沿 · 年薪30万起！中国科大王柳教授诚聘医工交叉软 ... · 2 天前

高分子科学前沿 · 华侨大学陈国华教授团队Adv. ... · 3 天前

51好读 › 专栏 › 高分子科学前沿

强强联合，浙江大学、西湖大学合作，3天连发2篇Nature大子刊！

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-02-08 18:45

正文

浙江大学 薛晶晶研究员 、 杨德仁院士 、 邓天琪研究员 和西湖大学 王睿研究员 等在《自然·化学》发表突破性研究， 成功设计出一种具有正交π骨架的分子接触层（SAX），显著提升钙钛矿太阳能电池的长期稳定性与效率 。实验表明，基于SAX的电池效率达25.1%，并在高温、光照和机械应力下保持超90%的初始性能超过2500小时。这一成果为有机电子器件设计提供了全新方向。

科学原理：正交π骨架打破有序堆积限制

传统钙钛矿太阳能电池依赖具有共轭核心的分子接触层（如4PACz），其分子有序堆积虽利于电荷传输，但在热、光或机械应力下易发生相变或结构坍塌，导致性能衰退。研究团队创新性地设计了一种正交π骨架分子SAX，其分子两部分呈近乎垂直排列（图1a-b），破坏了平面性，形成高度无序的非晶态结构。通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱分析，SAX薄膜无长程有序特征，展现各向同性（图1c-f）。分子动力学模拟显示，SAX在外部应力下仍保持结构均一性（图2c-d）。

图 1.分子设计和堆叠行为。

图 2. 非晶化诱导的结构稳定性。

实验结果：效率与稳定性双突破

1.电子性能优化

· 导电性 ：导电原子力显微镜（c-AFM）显示，SAX薄膜初始电流密度达3.8 nA，是传统4PACz（0.7 nA）的5倍以上。经历400小时65°C加热或50次机械拉伸后，SAX电流保持稳定，而4PACz下降超90%（图3）。

· 能级匹配 ：紫外光电子能谱（UPS）表明，SAX的价带最大值更低（0.47 eV），增强空穴选择性与传输效率（图3h）。

图3. 分子膜的电子特性。

2.光伏性能提升

· 窄带隙电池 ：SAX器件最高效率达25.1%（稳定效率24.8%），较4PACz器件（22.4%）提升12%，填充因子（FF）从78.1%增至83.4%（图4a）。

· 宽带隙电池 ：SAX器件效率达23.0%，为同类电池最高值之一（图4d）。

· 柔性器件 ：SAX柔性电池效率23.4%，拉伸后性能无衰减，而4PACz器件效率从21.0%降至15.9%（图4e）。

图4.光伏性能

3.长期稳定性验证

· 高温测试 ：在85°C黑暗环境中，SAX器件1000小时后保持95%初始效率，而4PACz器件降至50%（补充图17）。

· 光照老化 ：65°C连续光照下，SAX器件2000小时后效率损失仅3%（图4e）。

· 最大功率追踪 ：50°C下运行2500小时，SAX器件效率保持91.5%（图4f）。

应用前景：从刚性到柔性，拓宽器件设计边界

SAX的非晶特性使其在柔性电子领域展现独特优势。实验证明，基于SAX的柔性电池在机械拉伸后性能无损，为可穿戴设备、折叠屏等应用奠定基础。此外，该分子设计策略可扩展至其他有机电子器件，如OLED和传感器。

请到「今天看啥」查看全文

推荐文章

高分子科学前沿 · 福师大Joule：n型聚合物助力钙钛矿电池中高性能C₆₀电子传输层的液相组装

22 小时前

艾邦高分子 · 宝理塑料宣布2025年内将推出机械回收PPS，为工程塑料的100%循环利用做出贡献

昨天

艾邦高分子 · 欢迎加入越南制造产业链微信群

昨天

高分子科学前沿 · 年薪30万起！中国科大王柳教授诚聘医工交叉软材料与软体机器人领域博士后

2 天前

高分子科学前沿 · 华侨大学陈国华教授团队Adv. Sci：对于氧化石墨烯光解的新认知——光还原在降解中的作用

3 天前

掌上新疆 · 15岁当妓女，22岁成为总统夫人，53岁全裸，76岁跳钢管舞，她活成最率真女王！

8 年前

终极较量 · 这是一篇关于中国的文章，在日本疯传，结果居然被删了......

7 年前

Wind万得 · 三重信号！证监会罕见透露下一步底牌

7 年前

E药经理人 · 【周五见】CFDA连发4文：CDE设合规办公室，通关之战来了！

7 年前

百姓关注 · 失足女不法交易时，竟遇上假警察来“扫黄”，接下来……

7 年前

Sov5搜索 · 小百科 · 今天看啥 · 移动版

51好读 - 好文章就要读起来!