以混合连接基团自组装单分子层为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池性能OA

[目的]针对反式钙钛矿太阳能电池(PSCs)中自组装单分子层(SAM)材料能级匹配欠佳及大面积制备受限等问题,开发新型功能化分子以提升器件光伏性能.[方法]本研究合成了一种含烷基链与苯环混合连接基团的[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(2PACz)衍生物Ph2PACz,并将其作为SAM材料应用于反式PSC.通过密度泛函理论(DFT)计算、原子力显微镜(AFM)、开尔文探针力显微镜(KPFM)、光致发光光谱(PL)及时间分辨光致发光光谱(TRPL)等手段,表征分子的电子结构、薄膜形貌及载流子动力学.[结果]Ph2PACz在氟掺杂的氧化锡(FTO)上形成了均一薄层,其表面粗糙度与未修饰的基底相近;KPFM测试表明其平均表面电势较2PACz从-1.54 V提升至-1.49 V.基于Ph2PACz的钙钛矿薄膜PL强度显著猝灭,载流子寿命由111.7 ns降至73.2 ns.最终,基于Ph2PACz的PSCs实现了25.79%的光电转换效率,且在有效面积为15.17 cm^(2)的组件中获得23.16%的效率.[结论]混合连接基团通过增强分子电子离域特性,有效优化了界面电荷提取效率并抑制了非辐射复合.该策略在提升器件效率的同时表现出优异的大面积成膜潜力,为开发高性能产业化PSCs提供了新思路.