川大趙德威組ACS：效率14.7%！用多功能自組裝單層優化掩埋界面增強錫基鈣鈦礦太陽能電池的電荷收集

聚(3,4-ethylenedioxythiophene):聚(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) 作為倒置錫基鈣鈦礦太陽能電池（Sn-PSCs）中的關鍵空穴傳輸材料，盡管其應用廣泛，但其效率和穩定性卻受到功函數不匹配、疏水性能不佳及潛在化學相互作用等問題的限制。為了克服這些挑戰，四川大學材料科學與工程學院趙德威教授和任勝強教授領導的團隊開展了一項創新研究，成功引入了自組裝單層膜（SAM）——(2-(7H-dibenzo[c,g]carbazol-7-yl)ethyl)膦酸（2PADCB），作為PEDOT:PSS與錫鈣鈦礦界面之間的多功能緩沖層。

2PADCB分子利用其磷酸基團與PEDOT:PSS中噻吩環上的硫原子發生化學反應，實現了SAM分子在PEDOT:PSS表面的牢固錨定。這一設計不僅有效減少了PEDOT與PSS之間的結合位點，緩解了PEDOT:PSS表面的酸化問題，并提升了其電導率，而且通過2PADCB分子末端的兩個額外苯環增加了Sn2?離子周圍的電子云密度，有效抑制了其氧化過程。同時，2PADCB的疏水特性也顯著減輕了PEDOT:PSS中水分對錫鈣鈦礦層的滲透和降解作用。

得益于2PADCB分子的引入，PEDOT:PSS/錫鈣鈦礦界面的質量得到了顯著提升，載流子傳輸更加高效，電荷復合得到了有效抑制。因此，基于PEDOT:PSS/2PADCB薄膜的Sn-PSCs實現了14.7%的*高光電轉換效率，相較于原始對照組的12.5%有了顯著提高。此外，器件的穩定性也大幅增強，在標準太陽光照射下經過160小時后，仍能保持90%的初始效率。

這一創新成果不僅展示了2PADCB分子在優化PEDOT:PSS/錫鈣鈦礦界面特性方面的巨大潛力，還為高性能錫基鈣鈦礦太陽能電池的發展提供了新的思路和方向。通過引入2PADCB分子，研究團隊成功抑制了埋置PEDOT:PSS/錫鈣鈦礦界面處的非輻射復合損失，從而實現了光電轉換效率、開路電壓、填充因子及操作穩定性的全面提升。這一簡便而有效的策略，無疑為倒置錫基鈣鈦礦太陽能電池的未來研究開辟了新的道路。

Enhancing Charge Collection of Tin-Based Perovskite Solar Cells by Optimizing the Buried Interface with a Multifunctional Self-Assembled Monolayer

Junyu Qu，Xiaoxue Wang，Chuan Luo，Chenwu Zeng，Hangyu Zhou，Zihao Yang，Zhihao Zhang，Jialun Jin，Yuanfang Huang，Chao Ding，Cong Chen，Shengqiang Ren，Dewei Zhao

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c01653

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