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AdvSci:阴阳离子协同作用实现均匀稳定的自组装单层膜用于高效钙钛矿TOPCon叠层太阳能电池
作者:管理员    发布于:2026-02-22 22:49   文字:【】【】【

  空穴选择性自组装单层膜最近推动了钙钛矿/硅叠层太阳能电池的效率提升,但在粗糙织构表面上构建致密、均匀且特别是稳定的自组装单层膜仍然具有挑战性。

  本文浙江晶科能源有限公司徐孟雷、中国科学院李鑫、应智琴和叶继春等人采用了一种阴阳离子协同策略,以抑制自组装单层膜的团聚并增强分子锚定稳定性。阳离子-π相互作用和膦酸去质子化的协同效应,使得高质量的自组装单层膜和钙钛矿吸收层得以形成,同时改善了它们在埋底界面的界面接触。由此得到的宽带隙钙钛矿太阳能电池实现了23.04%的光电转换效率,在ISOS-L-1协议下进行1500小时最大功率点跟踪后,仍保持84%的初始效率。

  此外,基于织构化隧穿氧化钝化接触的1 cm²单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池实现了32.13%的惊人效率,这是迄今为止报道的钙钛矿/TOPCon叠层电池的最高效率值。

  阴阳离子协同新机制:首次引入GuaSCN作为Me-4PACz SAM的添加剂,Gua⁺阳离子通过强阳离子-π相互作用(结合能-1.27 eV vs SAM二聚体-0.39 eV)破坏SAM分子π-π堆积,将胶束尺寸从350 nm降至80 nm;SCN⁻阴离子促进膦酸去质子化,增强SAM与ITO的锚定强度(P-O和P=O振动峰红移7.6和3.9 cm⁻¹),实现均匀、致密、稳定的SAM覆盖。

  创纪录的TOPCon叠层效率:基于该策略的1 cm²单片钙钛矿/TOPCon硅叠层电池效率达32.13%,为目前报道的钙钛矿/TOPCon叠层电池最高效率;单结宽带隙(1.68 eV)钙钛矿电池效率达23.04%,且1500小时MPPT跟踪后仍保持84%初始效率。

  普适性与产业化潜力:该策略对MeO-2PACz、4PADCB等多种SAM分子均有效(胶束尺寸分别降至58 nm和57 nm,效率分别提升至22.37%和22.61%),对不同带隙钙钛矿组分也适用,展现出良好的普适性和产业化应用前景。

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