国科大郑晓鹏 Nat. Photonics：重磅！聚合物异质界面桥接方案，引领*效稳定钙钛矿太阳能电池新时代
2025-06-10
主要内容
由中国科学院大学郑晓鹏教授和阿卜杜拉国王科技大学Omar Mohammed Abdelsaboor教授带领的科研团队，在钙钛矿太阳能电池（PSCs）研究领域取得重要进展。研究发现，存在缺陷且机械强度较弱的界面会显著降低钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。
针对这一问题，团队创新性地将一种线性聚合物——肝素钠引入n - i - p型钙钛矿太阳能电池中，作为多功能界面桥接层。与常见的小分子界面修饰/钝化材料不同，肝素钠的主链上下两侧分布着羧酸根离子（COO⁻）、磺酸根离子（SO₃⁻）和钠离子（Na⁺）等功能基团和离子。这些功能基团和离子使得肝素钠能够通过牢固的化学键，在氧化锡（SnO₂）电子传输层和钙钛矿薄膜之间搭建起桥梁，有效减少钙钛矿太阳能电池中的缺陷，并增强异质界面的结合力。
在实验中，团队制备的刚性器件光电转换效率（PCE）达到26.61%（认证值为26.54%），这一成绩在钙钛矿太阳能电池领域处于**水平。此外，团队还成功制备了基于氧化锡/肝素钠的柔性钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率达到25.23%。基于肝素钠的器件不仅效率出色，还展现出优异的运行稳定性和热稳定性。在模拟1个太阳光照条件下进行**功率点跟踪1800小时后，器件仍能保持初始光电转换效率的94.9%；在85°C*温环境下老化1800小时后，依然能保持初始光电转换效率的95.2%。
综上所述，该团队的研究成果表明，在n - i - p型钙钛矿太阳能电池（PSCs）的埋底界面处采用肝素钠（HS）聚合物作为化学桥接层，是一种开发*效且稳定钙钛矿太阳能电池的有效且具有普遍适用性的策略。肝素钠聚合物主要通过两种方式提升钙钛矿太阳能电池的性能：一是钝化钙钛矿层中的缺陷，二是增强氧化锡（SnO₂）电子传输层（ETL）与钙钛矿薄膜之间的化学键结合。这些研究结果凸显了具有特定功能基团的聚合物材料在提升钙钛矿太阳能电池效率和稳定性方面的巨大潜力。
文献信息
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
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