2025年3月11日，我校发光材料与信息显示研究院、材料科学与工程学院谢立强教授、魏展画教授团队和苏州大学能源学院杨新波教授团队在国际顶刊Angewandte Chemie上发表了题为“Modulating Binding Strength and Acidity of Benzene-Derivative Ligands Enables Efficient and Hysteresis-Free Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells”的文章。
钙钛矿/硅叠层太阳能电池由于具有更高的理论极限效率，近年来引起了研究人员的广泛关注，但是由于顶电池中钙钛矿与电子传输层界面的载流子非辐射复合问题限制了其的进一步发展。对宽带隙钙钛矿/C60界面缺陷钝化并不阻碍界面电荷传输，是提高钙钛矿/硅叠层太阳能电池效率的一个有效策略，然而，目前界面分子性质对钙钛矿/C60界面载流子传输影响的机制理解仍然有限。
针对以上问题，该工作研究了苯衍生物界面分子与钙钛矿的结合强度及分子酸碱性对钙钛矿/硅叠层太阳能电池中宽带隙钙钛矿的影响。首先，采用-PO₃H₂、-COOH和-NH₂不同的官能团初步调控了分子酸碱度和结合强度，然后再通过改变苯环与官能团之间的链长实现进一步的微调。结果表明，强结合相互作用是抑制开路电压损失的必要条件。然而，通常采用具有强结合力的苄基膦酸（BPPA）酸性太强，会刻蚀钙钛矿表面，形成卤素缺陷导致器件产生明显的迟滞。增加BPPA的侧链长度为（2-苯乙基）膦酸（PEPA），不仅可以获得适度的酸性避免酸诱导的蚀刻，而且还可以实现在钙钛矿表面平行吸附，从而降低界面上的电荷传输势垒。这些特性使PEPA在钙钛矿表面形成强吸附表面终端（SAST），同时有效防止酸诱导蚀刻，最终获得了32.13%（认证31.72%）无迟滞的钙钛矿/硅叠层太阳能电池。
该研究工作在谢立强教授、杨新波教授和魏展画教授的指导下，由我校2020级博士研究生杨柳、苏州大学博士研究生王仕博及我校教师马宁贵等共同完成，研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金及华侨大学科研基金、国家重点研发计划项目、江苏省基础研究计划重点项目、江苏省科学技术厅项目及苏州市“双碳”科技项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/ange.202500350
（初审：尤慧君；复审：谢立强；终审：魏展画）
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