近日,材料科学领域国际知名期刊《Advanced Functional Materials》(中科院一区TOP期刊,影响因子19.8)在线发表我校光电工程系苏子生教授课题组在高效钙钛矿太阳能电池界面调控领域的研究成果“In Situ Supramolecular Depolymerization Enables Bifunctional Buried-Interface Passivation in Inverted Perovskite Solar Cells”。该成果以泉州师范学院为第一署名单位,福州大学联合培养研究生吕绪远为第一作者,我校张雪副教授、苏子生教授和华东师范大学李艳青教授为共同通讯作者。

钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的光电性能和低制备成本,成为新一代光伏技术的有力竞争者。然而,钙钛矿薄膜与电荷传输层之间的埋底界面普遍存在配位不足及离子缺陷,容易引发非辐射复合和电荷传输损失,制约器件光电转换效率(PCE)及运行稳定性进一步提升。采用多齿有机功能分子界面钝化是改善器件性能的有效途径,但此类分子中极性官能团极易通过分子间相互作用形成超分子聚集结构,导致部分活性配位位点受到遮蔽,限制其界面钝化能力。

针对上述问题,研究团队创新性提出一种由热退火与异质分子间相互作用协同驱动的原位超分子解聚策略。通过在反式PSCs埋底界面引入扎托布洛芬(Za)功能分子,利用热退火驱动与自组装单分子层之间相互作用,促进Za超分子聚集结构原位解聚,实现功能分子活性位点的有效释放与空间取向调控。结构、分子动力学表征及密度泛函理论计算结果表明,解聚后的Za分子一方面可与空穴传输层形成稳定界面相互作用,增强界面分子锚定;另一方面可实现路易斯碱性配位位点的空间取向优化,增强其与钙钛矿中配位不足Pb2+的配位作用,从而有效钝化界面缺陷,抑制非辐射复合,并促进界面电荷提取与传输。
得益于上述调控机制,基于1.57eV带隙钙钛矿材料制备的反式PSCs,其PCE由24.05% 提升至25.61%,同时表现出良好的稳定性。此外,该方法在其他空穴传输层体系及不同带隙钙钛矿器件中具有一定普适性,为解决有机界面钝化剂活性位点利用率不足问题提供了新思路,也为进一步提升PSCs的PCE与稳定性提供了新路径。
《Advanced Functional Materials》是Wiley出版社旗下材料科学领域的重要期刊,主要刊载功能材料在能源、化学、物理光电及其他前沿领域的创新性研究成果。(光电工程系)
