新颖界面层将反式钙钛矿太阳能电池效率推高至26%

深圳大学和中国海洋大学的研究人员报告了一种小分子阴极界面材料HL220的开发，旨在提升倒置钙钛矿太阳能电池（PSC）的性能和稳定性。团队解决了界面能级不匹配、缺陷形成和电极劣化—这些因素目前限制了反式（p–i–n）架构中器件效率。

HL220采用供体-受体-供体-受体-供体-供体（D–A–D–A–D）融合环分子框架，具备强烈的共轭性和高平面性。这些结构特性促进了电子高效的离域，正如约544纳米和580纳米处的双吸收峰所示。该分子可由醇基溶液加工，沉积于PCBM上时形成连结光滑的薄膜，表明其溶液兼容性良好且薄膜均匀性。经过HL220改性后，PCBM表面表现出减少的粗糙度和润湿性改善，表明界面接触增强。

团队指出，HL220可与银电极发生化学反应，降低金属的工作函数。这种调整降低了PCBM与银电极之间的电子提取势垒，并改善了电荷传递特性。电学和形态学分析的综合结果表明，HL220有效抑制界面复合，并降低器件内串联电阻。

集成HL220的优化反式PSCs实现了功率转换效率（PCE）为26.44%，填充因子（FF）为85.2%。对于一个大面积（15 cm²）模块，PCE达到了22.93%，展现出良好的可扩展性。稳定性测量显示，未封装器件在连续照射450小时后仍保持了94.1%的初始效率，这归因于界面和电极稳定性的提升。

总体而言，HL220作为有效的阴极界面层，同时改善薄膜形态、能级对齐和电极接触。结果凸显了小分子夹层在实现高效、耐用的倒置钙钛矿太阳能电池方面的潜力，适合进一步放大和实际应用。

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