國科大鄭曉鵬 Nat. Photonics：重磅！聚合物異質界面橋接方案，引領高效穩定鈣鈦礦太陽能電池新時代

發表時間：2025-06-10 14:28

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主要內容

由中國科學院大學鄭曉鵬教授和阿卜杜拉國王科技大學Omar Mohammed Abdelsaboor教授帶領的科研團隊，在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）研究領域取得重要進展。研究發現，存在缺陷且機械強度較弱的界面會顯著降低鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩定性。

針對這一問題，團隊創新性地將一種線性聚合物——肝素鈉引入n - i - p型鈣鈦礦太陽能電池中，作為多功能界面橋接層。與常見的小分子界面修飾/鈍化材料不同，肝素鈉的主鏈上下兩側分布著羧酸根離子（COO?）、磺酸根離子（SO??）和鈉離子（Na?）等功能基團和離子。這些功能基團和離子使得肝素鈉能夠通過牢固的化學鍵，在氧化錫（SnO?）電子傳輸層和鈣鈦礦薄膜之間搭建起橋梁，有效減少鈣鈦礦太陽能電池中的缺陷，并增強異質界面的結合力。

在實驗中，團隊制備的剛性器件光電轉換效率（PCE）達到26.61%（認證值為26.54%），這一成績在鈣鈦礦太陽能電池領域處于**水平。此外，團隊還成功制備了基于氧化錫/肝素鈉的柔性鈣鈦礦太陽能電池，其光電轉換效率達到25.23%。基于肝素鈉的器件不僅效率出色，還展現出優異的運行穩定性和熱穩定性。在模擬1個太陽光照條件下進行**功率點跟蹤1800小時后，器件仍能保持初始光電轉換效率的94.9%；在85°C高溫環境下老化1800小時后，依然能保持初始光電轉換效率的95.2%。

綜上所述，該團隊的研究成果表明，在n - i - p型鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的埋底界面處采用肝素鈉（HS）聚合物作為化學橋接層，是一種開發高效且穩定鈣鈦礦太陽能電池的有效且具有普遍適用性的策略。肝素鈉聚合物主要通過兩種方式提升鈣鈦礦太陽能電池的性能：一是鈍化鈣鈦礦層中的缺陷，二是增強氧化錫（SnO?）電子傳輸層（ETL）與鈣鈦礦薄膜之間的化學鍵結合。這些研究結果凸顯了具有特定功能基團的聚合物材料在提升鈣鈦礦太陽能電池效率和穩定性方面的巨大潛力。

文獻信息

Enhancing the efficiency and stability of perovskite solar cells via a polymer heterointerface bridge

Xiaodan Tang, Chenglin Yang, Yafeng Xu, Jianxing Xia, Bo Li, Miao Li, Yuanyuan Zhou, Lulu Jiang, Hairui Liu, Kunhui Ma, Qiao Yu, Bitao Dong, Yuhang Liu, Omar F. Mohammed & Xiaopeng Zheng

https://www.nature.com/articles/s41566-025-01676-3