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鈣鈦礦太陽能電池是目前能源領域研究的前沿和熱點課題之一，其實驗室小面積器件的最高光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到25.2%。為了實現(xiàn)商業(yè)化應用，還需要解決鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性和大面積制作問題。最近，華東理工大學吳永真教授和朱為宏教授課題組在鈣鈦礦電池大面積空穴提取層的制備方面取得新的進展。相關工作以“Synergistic Coassembly of Highly Wettable and Uniform Hole‐Extraction Monolayers for Scaling‐up Perovskite Solar Cells”為題發(fā)表在《先進功能材料》上(《Advanced Functional Materials》)。

有機電荷傳輸層具有可低溫溶液制備、適用于柔性器件等優(yōu)勢。但是，當前普遍使用的有機電荷傳輸層制備方法如旋涂法和蒸鍍法等，存在著材料利用率低、大面積制膜不均勻等問題。此外，有機薄膜表面具有很強的疏水性，從而導致鈣鈦礦膜的制備存在困難。該工作創(chuàng)新性提出分子錨定共組裝策略(anchoring-based coassembly, ACA)，設計合成含有吸附基團的空穴傳輸分子(HTM)TPA-PT-C6和親水性銨鹽CA-Br，協(xié)同共組裝于ITO電極上，制備高浸潤均勻的空穴傳輸單分子層。CA-Br的引入不但能夠調(diào)節(jié)空穴提取層表面能，增加鈣鈦礦前驅(qū)體的浸潤性，改善鈣鈦礦膜的形貌和質(zhì)量，還能有效鈍化界面陽離子空位缺陷。基于該空穴傳輸層的p-i-n型的大面積 (1.02 cm-2)和模塊電池(36 cm-2)分別獲得了17.49%和12.67%的光電轉(zhuǎn)化效率。

該研究主要由博士研究生李二鵬在吳永真教授和朱為宏教授指導下完成。此外，上海交通大學韓禮元教授團隊在模塊電池制作等方面給予了幫助。該研究得到了田禾院士的悉心指導，并得到國家自然科學基金、上海科技重大專項、上海科技國際合作以及上海高校特聘教授 (東方學者) 等項目的支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201909509