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鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是目前能源領(lǐng)域研究的前沿和熱點(diǎn)課題之一，其實(shí)驗(yàn)室小面積器件的最高光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到25.2%。為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，還需要解決鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性和大面積制作問(wèn)題。最近，華東理工大學(xué)吳永真教授和朱為宏教授課題組在鈣鈦礦電池大面積空穴提取層的制備方面取得新的進(jìn)展。相關(guān)工作以“Synergistic Coassembly of Highly Wettable and Uniform Hole‐Extraction Monolayers for Scaling‐up Perovskite Solar Cells”為題發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上(《Advanced Functional Materials》)。

有機(jī)電荷傳輸層具有可低溫溶液制備、適用于柔性器件等優(yōu)勢(shì)。但是，當(dāng)前普遍使用的有機(jī)電荷傳輸層制備方法如旋涂法和蒸鍍法等，存在著材料利用率低、大面積制膜不均勻等問(wèn)題。此外，有機(jī)薄膜表面具有很強(qiáng)的疏水性，從而導(dǎo)致鈣鈦礦膜的制備存在困難。該工作創(chuàng)新性提出分子錨定共組裝策略(anchoring-based coassembly, ACA)，設(shè)計(jì)合成含有吸附基團(tuán)的空穴傳輸分子(HTM)TPA-PT-C6和親水性銨鹽CA-Br，協(xié)同共組裝于ITO電極上，制備高浸潤(rùn)均勻的空穴傳輸單分子層。CA-Br的引入不但能夠調(diào)節(jié)空穴提取層表面能，增加鈣鈦礦前驅(qū)體的浸潤(rùn)性，改善鈣鈦礦膜的形貌和質(zhì)量，還能有效鈍化界面陽(yáng)離子空位缺陷。基于該空穴傳輸層的p-i-n型的大面積 (1.02 cm-2)和模塊電池(36 cm-2)分別獲得了17.49%和12.67%的光電轉(zhuǎn)化效率。

該研究主要由博士研究生李二鵬在吳永真教授和朱為宏教授指導(dǎo)下完成。此外，上海交通大學(xué)韓禮元教授團(tuán)隊(duì)在模塊電池制作等方面給予了幫助。該研究得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)，并得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海科技重大專項(xiàng)、上海科技國(guó)際合作以及上海高校特聘教授 (東方學(xué)者) 等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201909509