近日，电力与建筑学院陈名教授研究团队在钙钛矿太阳能电池和组件研究方面取得重要进展，相关成果“Reinforced Anchor for Scalable Self-Assembled Monolayer to Attain High-Performance Perovskite Solar Modules”发表在国际顶级期刊Advanced Energy Materials（影响因子：26.0）。我校陈名教授为该论文第一作者，山西大学为该论文第一单位。

在钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能提升的前沿探索中，镍氧化物（NiOx）与自组装单分子层（SAMs）协同构建的空穴传输层可显著提升钙钛矿太阳能电池性能，但传统磷酸基向下锚定（DPA）模式虽增强空穴提取效率，却面临放大制备挑战，且SAMs构效关系尚未明确。本研究团队开展了一项极具开创性的研究——将氧化镍（NiOx）与自组装单分子层（SAMs）协同整合，构建新型空穴传输层。

图1. 全新的向上磷酸锚定（UPA）构型的钙钛矿太阳电池及其组件的性能。

采用布朗斯台德酸（Brønsted acid）预处理结合硝酸根阴离子精准占据NiOx表面活性位点的策略。这一精妙设计如同在复杂的分子舞台上巧妙布局，成功抑制了传统的向下磷酸锚定模式，构建出全新的向上磷酸锚定（UPA）构型。在这种独特的构型下，SAMs实现了“双重锚定”的壮举，既与钙钛矿层紧密且稳固地结合，又牢牢附着在NiOx表面，从而在两者之间搭建起一座高效、稳定的空穴传输桥梁，极大地优化了界面间的电荷传输动力学过程。基于这一创新性的UPA构型，经过精心优化与调制的钙钛矿太阳能电池取得了令人惊叹的成果。其光电转换效率高达25.9%，具有卓越的稳定性，这一数据在行业内处于领先地位，彰显了该技术的巨大潜力。此外，这一构型在大面积钙钛矿组件制备领域也展现出巨大的应用价值。它显著提升了SAMs的适用性和兼容性，使得尺寸为156×156mm²的大面积组件能够达到22.05%的高效率。这一突破为钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/晶硅电池的产业化规模化生产开辟了一条可行且高效的道路，有望推动整个行业迈向新的发展阶段。

该工作得到国家自然科学基金、山西省重点研发、山西省基础研究计划项目的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202502000

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