她，「国家杰青」，联合中科院院士，新发Nature Communications！

学术 2025-01-23 00:01 上海

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界面分子偶极通过促进电荷提取提高了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光伏性能，但是传统的自组装单层膜（SAMs）面临着界面覆盖不足和弱偶极相互作用等挑战。

2025年1月19日，浙江大学陈红征教授、左立见研究员、洪子健研究员、余学功教授、南昌大学熊仁根教授、中国科学院苏州纳米所陈琪研究员联合在Nature Communications上发表题为《Molecular ferroelectric self-assembled interlayer for efficient perovskite solar cells》的研究论文。Chang Xu、Pengjie Hang、Chenxia Kan、Xiangwei Guo为论文共同第一作者，陈红征教授、左立见研究员、洪子健研究员、余学功教授、熊仁根教授、陈琪研究员为论文共同通讯作者。

陈红征，浙江大学特聘教授，现任浙江大学高分子复合材料研究所副所长。浙江大学浙江加州国际纳米技术研究院兼职教授。1988年、1991年、1994年于浙江大学分别获学士学位、硕士学位、博士学位，1994年任浙江大学讲师，1996年任浙江大学副教授，1999年晋升为教授。2002年度国家杰出青年科学基金获得者。2011年受聘为浙江大学求是特聘教授。

陈红征教授主要从事有机高分子和有机无机杂化钙钛矿光电功能材料与器件的研究与教学工作。

左立见，“百人计划”研究员，博士导师。于2009和2014年在浙江大学分别获学士和博士学位（导师陈红征教授）。毕业后，先后在浙江大学（合作导师李寒莹教授）、美国加州大学洛杉矶分校（UCLA，合作导师杨阳教授）、美国华盛顿大学（UW，合作导师任广禹教授）做博士后和助理研究员。2020年入职浙江大学，2021年兼聘至浙江大学-杭州国际科创中心，与企业成立联合实验室一家，担任联合实验室主任。

左立见博士主要围绕有机及钙钛矿半导体材料和高效低成本光伏器件中的基础科学与技术问题开展研究工作。

洪子健，2020年任职于浙江大学，受聘为“百人计划”研究员。2010年本科毕业于浙江大学，2012于清华大学获硕士学位（导师：唐子龙教授），2017年博士毕业于宾州州立大学（导师: Prof. Long-Qing Chen）。2017年-2020年于卡内基梅陇大学从事博士后研究。2020年至今，任浙江大学百人计划研究员。

洪子健主要从事计算材料学方向的研究，具体研究领域包括相场计算、第一性原理等，具体应用方向为金属基电池和铁电、压电材料等的设计。

余学功，浙江大学材料学院教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者，硅材料国家重点实验室副主任。1999年、2004年于浙江大学本别获学士学位、博士学位，2002年至2003年在日本信州大学学习，2004年至2007年在德国IHP微电子研究所做博士后，2007年至2009年在美国北卡州立大学从事助理研究员工作，2009年回到浙江大学任副教授，2016年聘为教授，2021年聘为浙江大学求是特聘教授。

余学功主要从事晶体硅材料及器件的研究。

熊仁根，中国科学院院士，南昌大学国际有序物质科学研究院教授，东南大学教授。1982年学士毕业于南昌大学（原江西大学），1987年硕士毕业于延边大学，1994年博士毕业于后勤工程学院。2006年起任教于东南大学，后带领研究团队创办了东南大学有序物质科学研究中心。2023年当选为中国科学院化学部院士。

熊仁根教授长期从事无机配位化学研究，是国际分子铁电材料的开拓者。

陈琪，研究员，国家优秀青年科学基金获得者。2008年获郑州大学理学学士学位，2014年获中国科学技术大学理学博士学位。2014年-2017年在中科院苏州纳米所和美国华盛顿大学从事博士后研究，2017年-2020年任中科院苏州纳米所副研究员，2021年破格晋升为研究员。

其主要研究方向为新型显示、新能源和光电子等器件中界面结构与性质的原位、工况表征技术。

在本文中，作者开发了一种利用自组装铁电层来改变PSCs界面性质的策略。具体来说，作者采用1-金刚烷胺碘酸盐（ADAI）来建立稳固的化学相互作用，并在钙钛矿表面形成偶极层。铁电ADAI的有序分子堆积和自发极性产生了显著的界面偶极，调节阳极处的能带弯曲，减少能带失配，并抑制电荷复合。

因此，作者的基于Formamidinium铅碘化物的常规PSC实现了25.13%（0.06 cm²）和23.5%（1.00 cm²）的效率，同时表现出更好的稳定性。值得注意的是，他们在0.06 cm²面积下的倒置结构最佳器件实现了25.59%的效率（认证值为25.36%），展示了铁电自组装单层膜（SAMs）在提升PSCs性能方面的巨大潜力。

图1：铁电钙钛矿太阳能电池：从分子到器件

图2：性能表征

图3：载流子动力学表征

图4：含吸附物和不含吸附物的FAPbI₃钙钛矿薄膜的第一性原理计算

这项研究通过引入分子铁电自组装中间层（ADAI），显著提升了钙钛矿太阳能电池的光电性能和稳定性。ADAI的自发极化特性在钙钛矿表面形成了强大的偶极层，优化了界面能级对齐，减少了非辐射复合，并增强了电荷提取效率。基于此策略，研究团队实现了超过25%的光电转换效率，并展示了其在大面积器件中的应用潜力。此外，ADAI改性还显著提升了器件的长期稳定性。未来的研究可以进一步优化铁电分子的设计，探索其在其他光电器件中的应用潜力，为钙钛矿太阳能电池的商业化提供新的思路。

Xu, C., Hang, P., Kan, C. et al. Molecular ferroelectric self-assembled interlayer for efficient perovskite solar cells. Nat Commun 16, 835 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56182-5

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