科學通報 | 鈣鈦礦太陽電池的性能優化“利器”：錨定組裝型空穴傳輸材料研究梳理

反式鈣鈦礦太陽電池制備工藝簡單、性能優異 , 并且可與其他光伏電池制備高效率疊層器件, 已成為極具商業化前景的新型光伏技術。近年來, 錨定組裝型空穴傳輸材料已經成為反式鈣鈦礦太陽電池中的研究熱點。這類材料可在透明導電氧化物電極上形成均勻的薄膜, 最大程度減少電荷傳輸損耗和光學損失, 從而同時提高鈣鈦礦太陽電池的開路電壓、填充因子和短路電流, 顯著提升光電轉化效率。此外, 錨定組裝型空穴傳輸材料具有分子自組裝特性, 可精準調控界面性質, 優化與鈣鈦礦層的能級匹配, 降低電荷復合, 同時改善薄膜的均勻性與穩定性。

華東理工大學吳永真教授團隊在《科學通報》撰寫評述文章，從錨定組裝型空穴傳輸分子的末端基團、連接基團和錨定基團三個部分系統討論了分子結構與應用性能之間的關系, 綜述了反式結構鈣鈦礦太陽電池中錨定組裝型空穴傳輸材料的研究進展，分析了該類材料面臨的應用挑戰并展望未來發展方向，為其理性設計與實際應用提供了重要參考。

圖文速覽

圖1(a) 鈣鈦礦的晶體結構; (b) 反式結構鈣鈦礦太陽電池的結構示意圖; (c) 正式結構鈣鈦礦太陽電池的結構示意圖; (d) PEDOT:PSS和PTAA的分子結構; (e) SAMs的分子結構示意圖

圖2(a) V1036和C4的分子結構; (b) ITO基底、PTAA修飾的ITO和100% V1036 SAM修飾的ITO的紫外-可見吸收光譜 (c) 2PACz、MeO-2PACz、Me-4PACz的分子結構; (d) HTM能級排布示意圖

圖3(a) DC-PA和IAHA的分子結構; (b) Br-2PACz的分子結構; (c) I-2PACz的分子結構; (d) MeO-4PADBC的分子結構; (e) 采用2PACz或I-2PACz修飾的ITO/鈣鈦礦界面的GC; (f) 4PADCB的共軛結構降低咔唑的平面性的示意圖; (g) Ph-2PACz的分子結構

圖4(a) LS1的分子結構; (b) MPA-CPA、MePA-CPA和TPA-CPA的分子結構; (c) MPA-CPA、MePA-CPA和TPA-CPA與寬帶隙鈣鈦礦的能級排布; (d) TBT-BA的分子結構; (e) Br-2EPO、Br-2EPT、Br-2EPSe的分子結構; (f) TPA-PT-C6和CA-Br的分子結構; (g) PTZ-CPA的分子結構; (h) Py3的分子結構; (i) SAX的分子結構

圖5(a) xPATAT-Cy系列分子結構; (b) 常規單錨定基團和多錨定基團的SAM的分子排列取向示意圖(d) 3CATAT-C3和3PATAT-C3的共沉積機理示意圖

圖6(a) Cz-CA、TPA-CA、MPA-CA分子結構; (b) MeO-2PACz和Cz-CA的DFT計算結果對比圖; (c) MeO-PhPACz的分子結構; (d) Me-4PACz和Me-PhpPACz的分子結構

圖7(a) 膦酸與金屬氧化物透明電極的吸附機理; (b) 有/沒有共吸附劑SAM沉積的示意圖; (c) 通過CA-Br共吸附改善鈣鈦礦前驅體在HTLs上的浸潤性; (d) 2F的化學結構; (e) 基于吩噻嗪的HTMs TPT-S6、TPT-C6、TPT-P6、TPT-H6的化學結構; (f) 硼酸SAMs(R=甲基(MTPA-BA))的結構示意圖; (g) S-BA的化學結構

圖8(a) 兩親性MPA-CPA分子的分子結構; (b) MPA-CPA分子在ITO玻璃襯底上的雙層堆疊示意圖; (c) 優化的鈍化表面的結構; (d) 計算得到的缺陷分子構型和鈍化分子構型區域的電子局域化函數圖像; (e) 乙醇和DMF依次清洗的ITO表面連接羥基上SAM的沉積和脫附示意圖, 點線代表弱氫鍵; (f) 用乙醇和DMF先后清洗后, SAM (2PACz)在ITO上的覆蓋度; (g) 使用MeO-2PACz和DC-TMPS的PSCs中鈣鈦礦/ SAM/ALD ITO/ITO的構型示意圖

文章信息

章樂源, 李依蓉, 蔡虹, 占禮慶, 吳永真*. 鈣鈦礦太陽電池中錨定組裝型空穴傳輸材料研究進展. 科學通報, 2026, 71(1): 78-92

doi: 10.1360/CSB-2025-5154

《科學通報》是中國科學院主管、中國科學院和國家自然科學基金委員會共同主辦的綜合性中文學術期刊，致力于快速報道自然科學各學科基礎理論和應用研究的最新研究動態、消息、進展, 點評研究動態和學科發展趨勢。

• 旬刊，每10天出版1期；

• 欄目：進展、評述、快訊、論文、觀點、科技前沿、科學訪談、亮點述評、悅讀科學等；

• 中國科學院文獻情報中心分區表綜合性大類1區TOP期刊；

• 中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊；

• 《中國科技論文與引文數據庫》和《中國科學引文數據庫》的源期刊，同時被EI、ESCI和Scopus等收錄；

• 期刊官網：http://csb.scichina.com.

轉載、投稿請留言

| 關注科學通報 | 了解科學前沿