Репортаж от Wedoany，Исследователи из нескольких учреждений материкового Китая и Гонконга сообщили о стратегии биомолекулярной инженерии интерфейса для инвертированных (p–i–n) перовскитных солнечных элементов, достигнув сертифицированной эффективности 27,31%. Этот метод объединяет фосфоновую кислоту самоорганизующегося монослоя Me-4PACz с синергетическим модификатором 9H-карбазол-2-илтрифторметансульфонатом (CzOTf), образуя на границе NiOx/перовскит смешанный и интерфейсно-заблокированный молекулярный слой. CzOTf предназначен для стабилизации извлечения заряда, пассивации дефектов, связанных со скрытым свинцом, и ослабления растягивающих напряжений, которые могут ухудшить кристаллизацию перовскита и деградацию интерфейса, а также подавления путей окислительно-восстановительных потерь, инициируемых Ni3+.

Оптимизированные устройства достигли сертифицированной эффективности 27,31% (лучшее устройство — 27,32%), напряжения холостого хода 1,185 В, тока короткого замыкания 26,30 мА/см² и коэффициента заполнения 87,64%. Эффективность эталонных устройств без CzOTf составила 26,20%. Область применения этой стратегии была расширена до тандемных перовскитных/кремниевых HJT-элементов (32,84%) и крупноформатных модулей площадью 766 см² (21,54%). Что касается стабильности, устройства сохраняли 92% эффективности после 2000 часов непрерывного освещения, а модули могли стабильно работать на открытом воздухе в течение 35 дней.

Me-4PACz, молекула на основе фосфоновой кислоты, закрепляется на поверхности NiOx через фосфонатные группы, образуя плотный монослойный интерфейсный слой, устойчивый к десорбции и фиксирующий химические свойства интерфейса. Ее карбазольные функциональные центры электронного/зарядового взаимодействия способны пассивировать электроактивные ловушки на границе NiOx-перовскит, уменьшая безызлучательную рекомбинацию. Этот интерфейсный монослой также улучшает смачиваемость и контакт на границе NiOx/перовскит, способствуя более равномерному зарождению перовскита. Координационное действие Me-4PACz подавляет образование недокоординированного свинца и других глубокоуровневых дефектов вблизи поверхности, снижая пути рекомбинации, опосредованные ловушками. CzOTf, благодаря своей сульфонатной анионной функциональности и карбазольной части, взаимодействует с химической средой интерфейса, дополняя действие Me-4PACz, дополнительно стабилизируя дефектные состояния вблизи поверхности перовскита и способствуя нейтрализации участков дисбаланса скрытых зарядов, образующихся в процессе работы. Бимолекулярный слой улучшает извлечение заряда за счет регулировки уровней энергии интерфейса, ослабляет механическое несоответствие на границе NiOx/перовскит и служит барьером для миграции ионов, тем самым уменьшая окислительно-восстановительную деградацию на стыке. В результате сформированный контакт NiOx/перовскит способен сохранять качество кристалла и замедлять деградацию интерфейса в условиях непрерывного освещения и на открытом воздухе.