一种用于钙钛矿太阳能板的新型薄膜技术

具有优异光电性能的金属卤化物钙钛矿已成为助力光伏器件效率提升的极具竞争力的候选材料。鉴于研究型电池的最新功率转换效率（PCE）已可与商用硅基电池相媲美[1-3]，钙钛矿太阳能电池（PSCs）的产业化已近在眼前[4,5]。然而，大多数采用自组装分子（SAMs）的高效倒置钙钛矿太阳能电池，因其分子易聚集和疏水性问题而面临挑战。为此，研究团队提出一种“基质包埋SAM”（SAM-in-matrix）策略，将部分SAMs分散到三(五氟苯基)硼烷构成的稳定基质中，从而打破原本由分子堆叠导致的聚集现象。二维晶格蒙特卡洛模拟与实验结果均表明，该策略能够构建高效的电荷传输通道。基于这种“基质包埋SAM”空穴传输层（HTL）的器件，对多种SAMs均展现出更高的效率，同时实现了紧密的表面覆盖、良好的导电性，并大幅减少了掩埋纳米孔洞。此外，该策略在规模化生产方面显示出巨大的应用潜力。在FTO/NiOₓ基底上构建的“基质包埋SAM”空穴传输层，有助于形成结晶质量良好的大面积钙钛矿薄膜，并能提升NiOₓ的导电性。最终，研究团队成功制备出1米×2米的大面积钙钛矿光伏组件，经认证其效率达到20.05%，创下新纪录。