Science Advances｜宁波材料所在高效稳定钙钛矿太阳能电池制备方面取得进展

在钙钛矿太阳能电池（PSCs）的研发中，自组装单层膜（SAMs）作为空穴选择性接触材料发挥着关键作用。推动该技术向大面积、高耐久性组件应用迈进的核心，在于构建均匀致密的埋底界面，这也是当前制造工艺亟待突破的关键瓶颈。然而，传统SAMs在光照、高温等严苛工况下易发生构象重排与堆积模式演变，甚至伴随化学脱附现象，导致界面完整性受损及降解、解吸等问题，严重制约了器件的光电转换效率与长期运行稳定性。

针对上述关键科学问题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所有机光电材料与器件团队在葛子义研究员的带领下，成功开发了一系列新型SAMs，显著提升了刚性和柔性钙钛矿太阳能电池的效率与长期稳定性（Adv. Mater. 2024, 36, 2401537, Adv. Mater. 2024, 2407032）。近日，该团队进一步设计合成了一类可交联新型SAMs，通过在连接基（linker）中引入甲基丙烯酸酯基团，突破了传统分子设计的局限。研究团队采用催化环氧化物开环Arbuzov型反应，首次在SAMs的连接基上实现了交联基团的可控引入。该策略有效规避了共轭芳环反应位点的限制，大幅提升了分子结构的设计灵活性。经原位交联后，所构建的空穴传输层薄膜表现出优异的电荷传输性能及光照、高温稳定性，推动刚性钙钛矿太阳能电池光电转换效率（PCE）达到26.76%（认证效率26.45%），并在大面积组件应用中展现出显著优势。此外，该交联策略还显著提升了器件在热老化、紫外辐照及光热协同老化等严苛条件下的运行稳定性。该研究为开发高性能光电子器件用分子材料提供了重要的设计思路与理论支撑。