【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)的研發(fā)中，自組裝單層膜(SAMs)作為空穴選擇性接觸材料發(fā)揮著關(guān)鍵作用。推動(dòng)該技術(shù)向大面積、高耐久性組件應(yīng)用邁進(jìn)的核心，在于構(gòu)建均勻致密的埋底界面，這也是當(dāng)前制造工藝亟待突破的關(guān)鍵瓶頸。然而，傳統(tǒng)SAMs在光照、高溫等嚴(yán)苛工況下易發(fā)生構(gòu)象重排與堆積模式演變，甚至伴隨化學(xué)脫附現(xiàn)象，導(dǎo)致界面完整性受損及降解、解吸等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了器件的光電轉(zhuǎn)換效率與長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。
 

　　針對(duì)上述關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所有機(jī)光電材料與器件團(tuán)隊(duì)在葛子義研究員的帶領(lǐng)下，成功開(kāi)發(fā)了一系列新型SAMs，顯著提升了剛性和柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率與長(zhǎng)期穩(wěn)定性(Adv. Mater. 2024, 36, 2401537, Adv. Mater. 2024, 2407032)。近日，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)合成了一類(lèi)可交聯(lián)新型SAMs，通過(guò)在連接基(linker)中引入甲基丙烯酸酯基團(tuán)，突破了傳統(tǒng)分子設(shè)計(jì)的局限。研究團(tuán)隊(duì)采用催化環(huán)氧化物開(kāi)環(huán)Arbuzov型反應(yīng)，首次在SAMs的連接基上實(shí)現(xiàn)了交聯(lián)基團(tuán)的可控引入。該策略有效規(guī)避了共軛芳環(huán)反應(yīng)位點(diǎn)的限制，大幅提升了分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈活性。經(jīng)原位交聯(lián)后，所構(gòu)建的空穴傳輸層薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的電荷傳輸性能及光照、高溫穩(wěn)定性，推動(dòng)剛性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)達(dá)到26.76%(認(rèn)證效率26.45%)，并在大面積組件應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。此外，該交聯(lián)策略還顯著提升了器件在熱老化、紫外輻照及光熱協(xié)同老化等嚴(yán)苛條件下的運(yùn)行穩(wěn)定性。該研究為開(kāi)發(fā)高性能光電子器件用分子材料提供了重要的設(shè)計(jì)思路與理論支撐。
 

　　相關(guān)成果以“Self-assembled monolayers with cross-linkable header on the linker for durable perovskite photovoltaics”為題發(fā)表于Science Advances期刊上(DOI: 10.1126/sciadv.aec3096)。寧波材料所博士研究生嚴(yán)幸錚和博士后童欣雨為該論文的共同第一作者，寧波材料所葛子義研究員、謝莉莎副研究員和楊孟錦研究員為該論文的通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2024YFF1401100)、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)B項(xiàng)目(XDB1140000)、國(guó)家自然科學(xué)基金(22439004、22209192、U21A20331、22279152、62275251)、浙江省自然科學(xué)基金(LY24F040002、LD25E030002)、浙江省尖兵領(lǐng)雁計(jì)劃(2024C01091)和寧波市“甬江引才工程”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2023D-002-02)的支持。
 

　　引用：Science Advances｜寧波材料所在高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制備方面取得進(jìn)展-中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所【引用時(shí)間：2026年8月31日】