芳香配體構筑自組裝單層膜(Ar-SAM)能夠調控ITO的功函(work function),因此改善空穴的抽取/傳輸效率。但是人們對于芳香配體的多環結構和SAM螯合基團之間的作用以及對鈣鈦礦太陽能電池性質的影響并不清楚。
有鑒于此,中國科學院福建物質結構研究所高鵬研究員、上海大學馬靜等報道開發了一系列吩噻嗪(phenothiazine)Ar-SAM分子,研究不同芳香結構配體對單層膜中的分子堆疊的影響,對載體功函的調控,對載流子動力學的影響。
將這種Ar-SAM分子作為鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的空穴傳輸層(HSLs),以萘作為連接的Ar-SAM能夠形成致密且高度有序的HSL層,增強界面相互作用,促進與鈣鈦礦之間的能級排列。
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通過這種策略,改善了寬能帶鈣鈦礦太陽能電池器件的性能,實現了21.86 %的電池效率,而且基本上沒有表現回滯效應,電壓達到1.68 eV。此外,封裝的鈣鈦礦太陽能電池器件具有更好的穩定性,在ISOS-D-2標準(50% RH,65 ℃)熱老化1000 h T91。制備的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池實現了28.89 %的效率,而且具有優異的穩定性。這項策略為開發芳香配體官能團增強空穴傳輸層提供前景。
參考文獻
Peng Gao, Chi Li, Yong chen, Yuheng Li, Lijie Gong, Zhen Yuan, Lusheng Liang, Jinglin Chen, Paramaguru Ganesan, Yixian Zhang, Jing Ma, Deciphering the Impact of Aromatic Linkers in Self-Assembled Monolayers on the Performance of Monolithic Perovskite/Si Tandem Photovoltaic, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202420585
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202420585