蘭州大學曹靖AM：綠色卟啉界面錨定助力n-i-p鈣鈦礦太陽能微型組件效率突破24%

n-i-p鈣鈦礦光伏器件在大面積模塊化進程中，因鈣鈦礦與電子傳輸層埋底界面處的非輻射復合加劇而導致嚴重的載流子傳輸損失，亟需開發高效且環境友好的界面修飾策略。

本文蘭州大學曹靖等人設計了一種具有強偶極矩與多重配位位點的可溶液加工四磺酸基卟啉中間層，通過簡單的水相后處理垂直錨定在SnO?/鈣鈦礦界面。其中兩個磺酸基與SnO?中的Sn原子形成穩固鍵合，另外兩個則與鈣鈦礦晶格中的Pb配位，實現界面缺陷鈍化。磺酸基的強吸電子特性賦予卟啉分子顯著的固有偶極矩（10.12 D），顯著促進電子從鈣鈦礦向SnO?的高效提取與傳輸。經修飾的鈣鈦礦模塊實現了24.49%的光電轉換效率（認證效率23.95%），位居已報道最高水平之列，小面積器件效率達26.66%。值得注意的是，在超過1500小時的最大功率點跟蹤后，器件仍保持初始效率的90%。

本研究展示了一種基于雙面化學配位的環境友好型界面工程策略，為高效鈣鈦礦光電器件的可擴展制備提供了可行路徑。

研究亮點：

1. 雙面配位錨定機制：四磺酸基卟啉（ZnTPPS）通過兩個磺酸基與SnO?鍵合，另外兩個與鈣鈦礦中Pb2?配位，實現界面缺陷協同鈍化與結構耦合強化。

2. 強偶極促進電荷提取：分子具有10.12 D的高偶極矩，優化能級對齊，顯著提升電子提取與傳輸效率，器件填充因子高達85.35%。

3. 高性能與高穩定性兼備：小面積器件效率達26.66%，模組（21.54 cm2）效率24.49%，并在1500小時MPP追蹤后仍保持90%初始效率，展現優異操作穩定性。

Z.-Y. Suo, R. Dong, C. Chen, X. Mu, J. Hao, and J. Cao, “ Green Porphyrin Interface Anchoring Enables >24% Efficiency in n-i-p Perovskite Solar Minimodules.” Adv. Mater. (2025): e17731.

https://doi.org/10.1002/adma.202517731

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