6月26日，华中科技大学武汉光电国家研究中心陈炜、刘宗豪团队以题为“Buried interface molecular hybrid for inverted perovskite solar cells”的研究论文，在《自然》（Nature）上发表。
反式（p-i-n）钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells,PSCs）因其兼顾高效率和稳定性、易于量产和叠层等优势，是当前PSCs这一新兴光伏技术产业化的主流技术路线。但在学术研究领域，正式（n-i-p）结构的PSCs的认证效率此前一直处于相对领先的位置，早期研究正式结构电池的学者更多。
与“正常”器件结构相比，具有“倒置”结构的钙钛矿太阳能电池(PSC)具有更好的功率转换效率(PCE)和运行稳定性，是实现这种新兴光伏技术商业化的关键途径。具体而言，由于改进的自组装分子(SAM)和钝化策略的发展，倒置PSC的PCE已超过25%。然而，SAM的润湿性差和团聚会导致界面损失，阻碍PCE和稳定性的进一步提高。
基于第一性原理计算的不同hybridHSLs界面自组装状态 NA诱导Me-4PACz实现最佳自组装成膜
不同hybridHSLs埋底界面处钙钛矿微孔形貌和结晶质量差异
针对上述问题，武汉光电国家研究中心陈炜、刘宗豪团队创新地提出一种埋底界面自组装单分子杂化（hybrid）策略，即在高性能自组装单分子Me-4PACz前驱液中引入同样具有大π共轭基团且含有对称多羧基的三苯胺单体（4,4’,4’’-硝基三苯甲酸（NA））。
自组装单分子杂化空穴传输材料具有超浸润、纳米尺度均匀分布、载流子抽取速度快和非辐射复合低等优点，能够同时实现埋底界面载流子高效输运和缺陷钝化，大幅提升器件性能。基于择优带隙FA0.95Cs0.05PbI3钙钛矿的反式PSCs在权威第三方机构（国家光伏产业计量测试中心NPVM）的准稳态认证效率高达26.54%，超过此前同机构认证的进表效率纪录（26.1%，NPVM）。
此外，该新型杂化自组装单分子材料良好的浸润性十分有利于制备大面积器件，在孔径面积为11.1cm2的微型模组中实现了22.74%的认证效率，为反式微型模组国际同期最高认证效率，证明了埋底界面自组装分子杂化策略的可拓展性及其在大面积钙钛矿组件中的巨大应用前景。共吸附的多羧基单体增强了埋底界面处钙钛矿与NiO的键合连接，除效率提升外，也同步改善了器件的稳定性。目前上述研究成果已申请中国发明专利。
华中科技大学是该论文的第一完成单位，刘三万博士、陈锐博士、孙振兴硕士、深圳职业技术大学霍夫曼先进材料研究院李竞白副教授、武汉理工大学肖文珊博士和南方科技大学章勇助理教授为共同第一作者。华科大陈炜教授、刘宗豪副教授和韩国成均馆大学Nam-Gyu Park教授为共同通讯作者。
该研究工作得到了科技部国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、华中科技大学自主创新研究基金、湖北省自然科学基金和光谷实验室创新计划等项目资助。
陈炜、刘宗豪团队一直致力于推动面向应用的反式钙钛矿太阳能电池的研究。历年来在大面积、高效率、高稳定反式钙钛矿太阳能电池和模组研究方面取得了丰富的研究成果。
除早期的Science、Nature Energy论文外，后续发表过多篇重要论文解决稳定性和大面积高效率模组制造瓶颈。近期最新的反式电池高效率论文也陆续发表在Nature（Nature, 2024，
10.1038/s41586-024-07723-3, 第一单位）、Science（Science，2023，380，404，合作单位）和Nature Energy（Nature Energy，2023，8，839，第一单位）。
陈炜，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授。长期从事新型太阳能电池材料和器件应用方面的研究工作，近年来在钙钛矿太阳能电池方面取得了突出研究成果，曾获得国际上首个大面积（1cm2）钙钛矿太阳能电池认证效率记录，写进Martin Green编纂的权威效率记录表。近年先后主持自然科学基金4项、国家重点研发计划青年项目（子课题负责1项）等科研项目。迄今共发表SCI收录论文70余篇。
刘宗豪，华中科技大学武汉光电国家研究中心副教授、博士生导师。近年来，围绕“高效且稳定钙钛矿光伏材料与器件”，发展了钙钛矿多晶薄膜生长方法，揭示钙钛矿成核与生长结晶调控机制，实现了大面积钙钛矿多晶薄膜可控制备。迄今共发表SCI论文90余篇，其中以第一/通讯作者（含共同）身份发表论文50余篇。
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