TBB助力高效反式钙钛矿太阳能电池突破26%效率

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发布时间:2025-08-28 23:11

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  为解决反式钙钛矿太阳能电池(PSCs)中空穴传输层(HTL)厚度敏感性问题,研究人员通过聚[3-(4-羧基丁基)噻吩](P3CT)与1,3,5-三(溴甲基)苯(TBB)的p型掺杂,开发出厚度不敏感聚合物HTL材料P3CT-TBB。该材料使器件在16-69 nm厚度范围内保持>24%的效率,最高效率达26%,并在钙钛矿模块(~12 cm2)中实现>21%效率,同时MPP追踪1200小时后仍保持90%初始效率(ISOS-L-2协议,65°C),为商业化应用提供新策略。

  

在反式钙钛矿太阳能电池(inverted PSCs)领域,空穴传输层(HTL)的厚度敏感性一直是制约商业化的关键瓶颈。传统自组装单分子层(SAMs)HTL仅能在超薄(~5 nm)条件下工作,厚度超过10 nm会导致效率骤降。这项研究创新性地采用聚[3-(4-羧基丁基)噻吩](P3CT)与强电子受体1,3,5-三(溴甲基)苯(TBB)进行p型掺杂,构建出厚度不敏感的聚合物HTL体系P3CT-TBB。

TBB通过从P3CT噻吩链中抽离电子实现高效p型掺杂,使薄膜电导率提升近10倍。这种独特的电荷传输特性使得P3CT-TBB基器件展现出惊人的厚度宽容性——在16至69 nm的超宽厚度范围内均能保持>24%的转换效率,峰值效率突破26%大关。更令人振奋的是,基于该材料的钙钛矿模块(活性面积~12 cm2)也实现了>21%的效率,打破了传统HTL在大面积器件中的性能衰减魔咒。

稳定性测试数据同样亮眼:在65°C高温下进行1200小时最大功率点(MPP)追踪后,器件仍保留90%初始性能(ISOS-L-2协议),这得益于P3CT-TBB优化的空穴提取能力和固有的材料稳定性。该研究不仅揭示了聚合物HTL的厚度不敏感优势,更为钙钛矿光伏技术的产业化进程提供了关键材料解决方案。

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