下载客户端

【复材资讯】长春应化所&隆基绿能，钙钛矿最新Science！

2025-07-03 08:03

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

01【科学背景】

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）已超过26.5%，接近最先进的晶体硅太阳能电池。有机空穴选择性自组装分子（SAMs）可显著提高倒置PSCs的性能。钙钛矿光伏的进一步发展要求SAMs具备更强的空穴传输性能、更高的稳定性和大面积溶液加工能力。然而，设计出同时满足这些要求的SAMs极具挑战性。目前，SAMs的主流设计方法，包括π扩展、连接共轭连接体和形成稠环，用于增强共轭和电子离域，从而提高电导率和稳定性。然而，增强共轭性往往会导致分子堆积，这限制了大面积溶液加工中SAMs层的均匀性。尽管可以通过共组装或溶剂工程来提高均匀性，但这些方法将增加SAM层制造的复杂性。引入稳定的开壳双自由基已成为一种有前景的替代策略。然而，迄今为止，设计和开发能在PSCs中有效且稳定运行，并能确保大面积均匀SAMs层形成的双自由基SAMs仍具挑战性。

02【创新成果】

基于以上难题，中科院长春应化所秦川江研究员、王利祥研究员、周敏研究员联合隆基绿能科技股份有限公司He Bo、李振国等人在Science上发表了题为“Stable and uniform self-assembled organic diradical molecules for perovskite photovoltaics”的论文，报道设计了一种用于钙钛矿太阳能电池的有机自组装分子，旨在进一步提升钙钛矿光伏器件的性能。具体的，研究人员通过“共面共轭的给体-受体”策略，设计了双自由基SAMs，以促进SAMs中的空穴传输。由于分子空间位阻设计，双自由基SAMs表现出优异的光热稳定性和电化学稳定性，显著提升了膜层的组装均匀性和大面积溶液加工性能。随后研究人员采用先进的扫描电化学电池显微镜—薄层循环伏安技术，准确测定SAMs的载流子传输速率、稳定性和组装性能。最后基于该技术的PSCs的效率超过26.3%，微型模块（10.05 cm2）效率达到23.6%，钙钛矿-硅叠层太阳能电池（1 cm2）效率超过34.2%，同时在45℃下进行2000小时的最大功率点跟踪（MPPT）后，PSCs保持了97%的初始效率。

03【图文解析】

04【科学启迪】

有机自组装分子已广泛应用于倒置结构钙钛矿太阳能电池和叠层器件中，但要推动钙钛矿光伏技术进一步发展，仍需提升SAM的空穴导电性、化学稳定性和大面积溶液加工性能。本研究通过共平面供体-受体（D-A）共轭策略和空间位阻设计，设计了一种新型双自由基SAMs，用于提升倒置PSCs的效率和稳定性。双自由基结构有效改善了载流子传输性能，分子立体位阻设计不仅稳定了自由基，还显著提升了膜层的均匀性和大面积加工能力。

来源：材料人

免责声明：中国复合材料学会微信公众号发布的文章，仅用于复合材料专业知识和市场资讯的交流与分享，不用于任何商业目的。任何个人或组织若对文章版权或其内容的真实性、准确性存有疑议，请第一时间联系我们。我们将及时进行处理。

继续滑动看下一个轻触阅读原文