蘇州大學婁艷輝&王照奎Angew：錫鈣鈦礦太陽能電池中通過費米能級剪裁開創(chuàng)界面配置新策略

錫基鈣鈦礦太陽能電池（TPSCs）因其環(huán)境友好和較高的理論效率而備受關注。然而，其實際效率仍遠低于鉛基器件，主要歸因于薄膜質量不理想和界面能級不匹配。在倒置結構中，傳統(tǒng)的空穴傳輸材料PEDOT:PSS與鈣鈦礦之間的能級對齊不理想，導致載流子積累與復合。

本研究蘇州大學婁艷輝和王照奎等人設計并合成了一種帶有末端甲基硫基的咔唑基膦酸自組裝單層，將其引入PEDOT:PSS下方構建復合空穴傳輸層結構。該結構通過甲基硫基連接確保緊密的界面接觸并優(yōu)化能級對齊，有效抑制復合損失，促進更高效的空穴提取。最終，優(yōu)化后的器件實現(xiàn)了15.11%的優(yōu)異光電轉換效率，并在多種條件下表現(xiàn)出卓越的操作穩(wěn)定性。本工作為界面費米能級剪裁提供了新思路，為高性能TPSCs的發(fā)展鋪平了道路。

研究亮點：

1. 創(chuàng)新材料設計：設計合成帶有甲基硫基的咔唑基膦酸自組裝單層（MeS-4DDCz），通過其與PEDOT:PSS之間的偶極-偶極相互作用，實現(xiàn)緊密界面接觸與能級優(yōu)化。

2. 復合空穴傳輸層結構：構建SAM/PEDOT:PSS復合空穴傳輸層，顯著提升能級對齊、界面兼容性與載流子提取效率。

3. 高效穩(wěn)定兼得：器件在實現(xiàn)15.11%高效率的同時，表現(xiàn)出優(yōu)異的操作穩(wěn)定性，未封裝器件在持續(xù)光照下T90達399小時，濕度與熱穩(wěn)定性也顯著提升。

Pioneering Interface Configuration with Fermi-Level Tailoring for Tin Perovskite Photovoltaics

Yu-Tong Yang, Chun-Hui Su, Kai Jin, Prof. Yan-Hui Lou, Xiao-Yu Rong, Chun-Hao Chen, Jing Chen, Xin Chen, Kai-Li Wang, Yu Xia, Lei Huang, Prof. Jian Fan, Prof. Zhao-Kui Wang

First published: 30 November 2025

https://doi.org/10.1002/ange.202515860

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