实验室黄飞教授团队：通过互连层工程实现高性能和稳定的钙钛矿/有机叠层太阳能电池

太阳能电池在新能源领域具有重要意义。有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有成本低、柔性好、重量轻、可溶液加工等突出特性，可通过大面积溶液加工制备，显示出其在实际应用中的巨大潜力。另一方面，钙钛矿/有机叠层太阳能电池能够通过对太阳光谱的选择性吸收减少损耗，从而获得更高的理论效率极限。在叠层电池中，互连层起到非常关键的作用。然而，当两个子电池的载流子传输不平衡时，互连层往往会产生损耗，降低叠层器件的整体性能。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室黄飞教授、张凯教授团队在这一领域取得了重要突破。他们设计了一种新的互连层结构，成功解决了载流子失衡带来的损耗问题。

本研究介绍了一种有效的互连层优化策略，即使用自组装单分子层材料2PACz来改性互连层中的空穴传输层PEDOT:PSS。这种方法可以改善载流子提取，促进载流子从有机层向互连层的传输，从而促进来自两个子电池的载流子平衡。2PACz在PEDOT:PSS上的覆盖状态对互连层的性能有重大影响，这可以可通过2PACz溶液的浓度来调节。这种方法还能使PEDOT:PSS更薄，减少寄生吸收。此外，2PACz 层还能保护BHJ不受酸性PEDOT:PSS的腐蚀，从而提高稳定性。因此，基于这种结构的叠层器件并实现了25.26%的光电转换效率，远高于对照器件（未经2PACz修饰的光电转换效率为 23.57%），而且稳定性更好，这表明互连层优化策略在提高叠层太阳能电池效率和稳定性方面具有巨大潜力。

图1 器件结构及吸收层材料

图2  叠层器件性能及表征

图3 PEDOT:PSS/2PACz结构表征

相关研究成果以“HighPerformance and Stable Perovskite/Organic Tandem Solar Cells Enabled byInterconnecting Layer Engineering”为题发表在《ACS Nano》期刊上，其中通讯作者为黄飞教授，张凯教授，第一作者为刘松涛博士生。该研究工作得到了国家自然科学基金（52122307, 52373180）的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c11888