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本報(bào)訊 近日，西安交通大學(xué)教授馬偉團(tuán)隊(duì)與合作者在反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究方面取得新進(jìn)展，開發(fā)出更為穩(wěn)定和高效的空穴選擇性接觸新材料體系，設(shè)計(jì)了通過(guò)共價(jià)鍵連接的自組裝雙分子層結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升了器件的熱穩(wěn)定性。1月6日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-能源》。
反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因加工工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)相對(duì)低溫制備且耐候性更佳，受到了廣泛關(guān)注。近年來(lái)，通過(guò)界面工程等策略優(yōu)化，反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率已突破26%。然而，現(xiàn)有界面自組裝單分子層（SAM）主要通過(guò)化學(xué)方式吸附在透明導(dǎo)電層表面，當(dāng)器件暴露于高溫或經(jīng)受熱循環(huán)沖擊時(shí)，分子層可能發(fā)生脫附或聚集，導(dǎo)致界面接觸惡化及載流子（空穴）傳輸受阻，最終顯著降低器件的性能和穩(wěn)定性。 在傳統(tǒng)的小分子SAM材料體系基礎(chǔ)上，研究人員通過(guò)傅-克烷基化反應(yīng)形成了共價(jià)鍵連接的聚合物網(wǎng)絡(luò)體系。這類共價(jià)連接可以有效“錨定”吸附在透明導(dǎo)電基底上的小分子SAM，顯著提高其耐高溫及耐熱沖擊的穩(wěn)定性。其上層獨(dú)有的面向取向分子排列表現(xiàn)出了與鈣鈦礦材料良好的黏附特性，從而提高了鈣鈦礦/空穴傳輸層的界面機(jī)械強(qiáng)度。 研究結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)2000個(gè)小時(shí)濕熱穩(wěn)定性測(cè)試，基于自組裝雙分子層的冠軍器件原始效率僅衰減4%；同時(shí)經(jīng)過(guò)1200次-40℃到85℃熱循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試，其相比原始效率僅衰減3%。（嚴(yán)濤） 相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1038/s41560-024-01689-2 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2025-01-09 第1版 要聞)
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