新研究解决大面积钙钛矿光伏模组制备难题

　　上海交通大学教授赵一新、副教授陈悦天、副研究员缪炎峰团队，联合宁德时代的科研团队，提出“基质限域分子层”型空穴传输层构型新概念，并创制了分子适用性广、工艺推广性高的电荷传输层新技术路径，解决了制约大面积钙钛矿光伏模组发展的重大难题，为电荷传输层及界面设计提供了新思路。10月27日，相关研究成果发表于《自然》。

　　金属卤化物钙钛矿材料具有优异的光电特性及光伏应用潜力。近年来，得益于自组装单分子层（SAM）型空穴传输层的发展，钙钛矿光伏的器件效率提升显著，实验室小面积器件的光电转换效率已媲美晶硅光伏。但SAM分子本征特性使其具有团聚结晶的倾向，在制备中难以克服分子间的聚集与堆叠，易引发基底上SAM分子的非均匀分布。目前，SAM基钙钛矿模组的放大仍面临钙钛矿薄膜均匀性较差、接触界面缺陷多等难题，制约了大面积模组的效率和稳定性。

　　研究团队提出的“基质限域分子层”型空穴传输层结构，利用具有强吸电子能力与优异化学稳定性的三（五氟苯基）硼烷（BCF）分子构建主体骨架，将空穴传输分子分散于BCF基质中，形成类似于“枣糕结构”的传输层。

　　该结构能够形成厚度可控的空穴传输覆盖层，空穴传输分子与BCF骨架形成强相互作用，进而有效抑制了空穴传输分子的堆叠倾向与聚集行为，且少量空穴传输分子即可实现和理想无堆叠SAM一样的高效空穴传输。“基质限域分子层”型空穴传输层具有优异的浸润性，其致密的埋底界面保形覆盖能显著提升大面积薄膜的结晶质量与均匀性，且“基质限域分子层-钙钛矿层”界面还兼具良好的化学稳定性与较低的界面复合损失。

　　值得一提的是，“基质限域分子层”策略对之前报道的多种SAM型空穴传输分子都适用，利用已有空穴传输分子即能实现有效的传输层及界面调控，降低了对复杂分子设计与合成的依赖性。在此基础上，研究团队成功将该策略应用于1米×2 米大面积模组，成功获得了当前世界纪录的20.05%第三方认证效率，创造了当前该领域的世界纪录。