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钙钛矿太阳能电池作为新兴的第三代光伏电池，因其突飞猛进的能量转换效率（PCE）和巨大的商业化潜力而备受青睐。界面工程是钙钛矿太阳能电池获得高PCE和长期稳定性的有效手段。目前，大量文献已证实界面修饰剂的钝化效果对电池性能的积极影响，但关于修饰剂分子本身及其界面的载流子传输特性对器件性能的影响缺乏分子层面的深入讨论。

近日，我院郑灵灵、云大钦团队在分子结构层面对钙钛矿界面修饰剂分子及其载流子传输特性进行了详细研究。该研究以“Functionalized porphyrin as a carrier bridge and a passivator for perovskite solar cells”为题，发表在Chemical Engineering Journal上。

研究将两种具有相似结构的甲氧基取代卟啉衍生物 （p-MeOTPP， m-DMeOTPP）用作钙钛矿活性层与空穴传输层(HTL)之间的界面修饰剂。通过实验，团队发现m-DMeOTPP分子具有有效的钝化作用，且自身的传输性能优异，器件获得了24.56%的效率。然而，具有更强钝化作用的p-MeOTPP分子由于自身分子传输性能的不足且产生了不利的界面偶极作用，导致其性能稍逊于m-DMeOTPP修饰的器件。以此，团队证实了修饰剂分子本身及其与传输层界面性能的重要性，并结合量子化学与第一性原理计算揭示了导致器件性能差异的分子结构层面的原因。这项研究为钙钛矿太阳能电池界面修饰剂分子的结构设计与性能评价提供了重要的路径与依据。

我院2022级硕士陶龙晨为本文的第一作者；我院郑灵灵副教授和云大钦副教授以及物理学院孙旭飞副教授为本文的共同通讯作者。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156504

（图/文 储能学系）