武大方國家AFM：效率22.4%！埋底界面工程實現接觸電勢均勻化，助力高性能寬帶隙鈣鈦礦光伏電池

發表時間：2025-02-27 11:15

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寬帶隙（WBG）鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的埋底界面（Buried Interface Engineering ）處存在微觀尺度的缺陷和不均勻性，這會導致能量損失以及載流子提取不充分。

基于此，武漢大學方國家教授聯合電子科技大學李春教授和東莞理工學院周海教授帶領其團隊推出了一種協作埋底界面策略，即引入 3 - 氨基丙酸（3 - APA）與 [4-(3,6-dimethyl-9H-carbazol-9-yl)butyl]phosphonic acid (Me-4PACz)，混合作為空穴選擇性自組裝單分子層（SAM）。加入 3 - APA 后，鈣鈦礦前驅體的潤濕性得以增強。此外，鈣鈦礦埋底界面處的薄膜形貌和不均勻性也得到改善。非輻射復合和界面能量損失得到極大抑制。這種策略還使空穴選擇性單分子層的電離勢略微升高，使其更趨近于鈣鈦礦薄膜的價帶。受益于電荷轉移損失和非輻射復合損失的降低，混合 SAM 策略受益于抑制電荷轉移損耗和非輻射復合損耗，克服了鈍化傳輸的權衡，提供 S-Q 限值的 84.5% 的 Voc × FF。

這些綜合優勢造就了高效的 1.67 eV 寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池，其光電轉換效率達到 22.4%，開路電壓高達 1.255 V，填充因子為 85.5%。在混合自組裝單分子層策略下，他們還制備出效率為 28.4% 的全鈣鈦礦疊層太陽能電池。