华东理工：键合强度对钙钛矿太阳能电池锚定基自组装单分子膜的调节

基于锚定的自组装(ASA)已成为制备钙钛矿太阳能电池(PSCs)电荷传输单分子膜的一种节省材料和高度可扩展的策略。然而，虽然ASA单分子膜的致密性对PSCs的效率和稳定性起着至关重要的作用，但其界面的空穴提取和电子阻塞性能却高度依赖于其致密性，而这一点在很大程度上被忽视了。

在这里，华东理工大学的研究人员引入了具有不同锚定基团的全孔传输分子，研究了键合强度对单层膜质量的影响，并将其与p-i-n结构的PSC的性能进行了关联。结果表明，具有较强结合强度的锚定基团有利于提高ASA单分子膜的组装速率、密度和致密性，从而增强电荷收集，抑制界面复合。基于优化的ASA单层的PSCs原型获得了21.43%(0.09cm²)的高功率转换效率(PCE)。更令人振奋的是，当器件面积扩大10倍时，可以获得20.09%(1.0cm²)的可比PCE，这表明ASA策略在实际应用中是有用的。ASA单层的坚固锚定还增强了设备的稳定性，在三个月后可保留90%的初始PCE。这项研究为有效和稳定的PSCs的ASA电荷传输单分子膜提供了重要的见解。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202103847

综上所述，本文揭示了锚定基团对p-i-n结构PSCs中基于ASA的空穴传输单分子膜性能的影响。开发了一系列含有不同锚基(-SO₃H、-COOH和-PO₃H₂)的吩噻嗪分子高温超导材料(TPT-S6、TPT-C6和TPT-P6)，系统地研究了它们对器件性能的影响。结果表明，具有较强键合强度的锚定基团不仅提高了组装速率和吸附密度，而且使有机HTL对钙钛矿沉积具有很高的耐受性，从而大大提高了ASA单层在成套器件中的致密性。本文的ASA策略为PSC和其他光电器件提供了一种节省材料、可扩展和高效的电荷传输层的有效且现实的方法。（文：SSC）

图1.调节分子HTMS的锚定基团。

图2.与胶片紧密程度相关的粘合强度。

图3.光伏性能

图4.PSCs中复合分析的电学和光学特性。

图5.基于TPT-P6的大面积PSC的性能和稳定性