香港城市大学叶轩立Nature子刊:通过平衡互连层中的载流子传输实现高效的钙钛矿/有机串联太阳能电池

尽管单个钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池已经展现出卓越的性能,但在高效钙钛矿/有机串联太阳能电池(TSCs)中实现类似的突破一直充满挑战,这主要是由于存在较大的电压损失和严重的非辐射复合。

基于此,2025年3月20日,香港城市大学叶轩立等人在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Balancing carrier transport in interconnection layer for efficient perovskite/organic tandem solar cells》的研究论文。

通过探索载流子损失的基本机制,作者发现载流子传输的不平衡,尤其是有机子电池中空穴传输的不足,显著限制了钙钛矿/有机TSCs的整体性能。

在此,作者引入了一种锚定在MoO₃上的空穴传输自组装单分子层(SAM),将原本为n型的MoO₃表面转变为p型。

进一步地,作者引入了一种SAM/MoO₃/SAM三明治结构的空穴传输配置,显著增强了空穴提取能力,促进了载流子传输的平衡,并显著抑制了互连层(ICL)中的非辐射复合。

得益于此,钙钛矿/有机TSCs实现了26.05%的光电转换效率(PCE),开路电压达到2.21 V(经认证为2.216 V),并且操作稳定性得到了增强。

An, Y., Zhang, N., Liu, Q. et al. Balancing carrier transport in interconnection layer for efficient perovskite/organic tandem solar cells. Nat Commun 16, 2759 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58047-3

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