利用自组装分子（SAMs）作为孔选择性接触材料已成为提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）效率和长期稳定性的有效策略。目前，研究主要集中在p-i-n结构的钙钛矿太阳能电池中，在金属氧化物表面构建SAMs，但在n-i-p结构的钙钛矿太阳能电池中实现稳定且致密的SAM接触仍然具有挑战性。
在本研究中，日本九州大学Toshinori Matsushima和Zhanglin Guo等人开发了一种用于n-i-p设备的孔选择性分子，具有对苯二甲酸甲基铵核心结构，具备双位点锚定能力，并与甲胺铅碘（FAPbI3）钙钛矿的晶格常数（6.33 Å）匹配的直径（6.36 Å），这有助于在FAPbI3钙钛矿表面上形成有序且完全覆盖的SAM。此外，理论计算和实验结果表明，与常用的酸性或酯类锚定基团相比，具有偶极电荷分布的这种离子锚定基团在有机卤化物终端和铅卤化物终端表面上的吸附能更大，从而协同改善了载流子提取和缺陷钝化能力。
得益于这些优点，钙钛矿太阳能电池的效率从21.68%提高到24.22%。在白色LED照射（100 mW cm−2）和85°C高温条件下的长期运行稳定性也得到了显著提高。
T. Wu, T. B. Raju, J. Shang, L. Wu, J. T. Song, C. A. M. Senevirathne, A. Staykov, S. Wang, S. Ida, N. Shibayama, T. Miyasaka, T. Matsushima, Z. Guo, Lattice Matching Anchoring of Hole-Selective Molecule on Halide Perovskite Surfaces for n-i-p Solar Cells. Adv. Mater. 2024, 2414576.
https://doi.org/10.1002/adma.202414576
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