近日，威廉希尔官网张金宝教授课题组在钙钛矿太阳能电池埋底界面的研究中取得重要进展。该系列工作围绕钙钛矿埋底界面高缺陷和可视化表征困难等问题，设计合成了多功能原位交联聚合物型空穴传输材料，深入探索了埋底界面微观结构影响钙钛矿结晶动力学的规律，开发出新型界面修饰方法提高界面载流子收集效率和界面稳定性。
尽管反式钙钛矿太阳能电池具有制备简单、稳定性好、迟滞效应低、适合叠层器件等优势，但反式器件仍存在效率偏低和界面稳定性差等问题。针对传统聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲苯基)胺]空穴传输材料存在的界面润湿性差、分子有序性低、能级不匹配等缺点，张金宝教授团队设计开发了一种吩恶嗪基小分子，采用原位热交联反应，一步制备高效稳定的空穴传输材料。该材料具有高能量有序性、高导电性以及匹配的能级分布，在钙钛矿太阳能电池器件中表现出高达23.9%的转换效率。该工作为设计开发高效稳定的空穴传输材料提供新思路。
相关成果以“Thermally Crosslinked Hole Conductor Enables Stable Inverted Perovskite Solar Cells with 23.9% Efficiency”为题发表在期刊Advanced Materials上。威廉希尔官网2020级博士研究生张翠平为该论文第一作者，该工作得到南方科技大学郭旭岗教授、西安交通大学李璟睿教授、我校杨晔教授等合作支持和帮助。
另外，正式钙钛矿太阳能电池中同样存在严重的埋底界面稳定性问题，这主要是由于传统纳米氧化锡表面存在大量结构缺陷，导致界面载流子复合损失严重。该团队开发一种核@双壳纳米结构调控埋底界面缺陷，有效地解耦了缺陷修复和结晶工程的过程。双壳结构的协同效应能够改善埋底界面功能层接触、提高电荷收集效率和抑制了载流子复合损失。该方法有效提高器件效率和器件开路电压。而且，双壳结构有利于抑制界面反应，大幅提高器件热稳定性、光照稳定性和机械稳定性。这项工作为进一步设计纳米结构界面实现稳定高效的钙钛矿太阳能电池提供了一种有效的方法。
相关工作以“A Core@Dual–Shell Nanostructured SnO2 to Modulate the Buried Interfaces Toward Stable Perovskite Solar Cells With Minimized Energy Losses”为题发表在期刊Advanced Energy Materials上，并被选为期刊封面。威廉希尔官网2021级博士生魏坤为论文的第一作者，张金宝教授和杨丽助理教授为论文的共同通讯作者。
该团队提出另外一种“分子桥”策略优化正式钙钛矿太阳能电池埋底界面，通过在氧化锡电子传输层中引入多功能添加剂2-羟乙基三甲基氯化铵，有效调控钙钛矿结晶动力学和减少掩埋界面的结构缺陷。该分子添加剂能够抑制纳米氧化锡团聚、提高氧化锡薄膜透光率和导电性、改善氧化锡薄膜的润湿性。该“分子桥”策略有效地降低界面非辐射复合损失，减小开路电压损失，将器件光电转换效率从20.0%提高到23.07%。
相关工作以“Molecular Bridge Assisted Bifacial Defect Healing Enables Low Energy Loss for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells”为题发表在期刊Advanced Functional Materials上，威廉希尔官网2021级博士生邓继东为论文的第一作者，张金宝教授和杨丽助理教授为论文的共同通讯作者。
论文链接：
Advanced Materials：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209422
Advanced Energy Materials：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202203448
Advanced Functional Materials：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209516
