近日，西安电子科技大学集成电路学部郝跃院士团队张进成教授课题组联合上海空间电源研究所在宽带隙钙钛矿太阳电池器件及其叠层应用方面取得重要研究进展。相关成果以“Guanidyl-Engineered SAMs with Electrostatic-Coordination Synergy for High-Efficiency Tandem-Compatible Perovskite Solar Cells”为题，发表于材料科学领域国际顶级期刊《Advanced Materials》（中国科学院一区 TOP 期刊，IF=26.8）。西安电子科技大学为论文第一完成单位，张进成教授、朱卫东教授、习鹤副教授和上海空间电源研究所孙利杰研究员为论文共同通讯作者。
面向新一代高效率、长寿命光伏器件的发展需求，钙钛矿/硅叠层太阳电池被认为是最具应用前景的技术路线之一。其中，宽禁带反式钙钛矿太阳电池因其优异的稳定性和良好的叠层兼容性受到广泛关注，但其关键界面中自组装单分子层分布不均、埋藏界面缺陷钝化不足等问题，长期制约着器件效率和运行可靠性的进一步提升。
针对上述关键瓶颈，研究团队提出了一种胍基工程化自组装单分子层界面协同调控新策略。通过在自组装分子层体系中引入聚己二胍盐酸盐，实现了分子间静电作用与钙钛矿结晶配位效应的协同调控，有效改善了界面均匀性和能级匹配，显著降低了界面缺陷密度，并提升了钙钛矿薄膜的结晶质量和器件稳定性。在该策略支撑下，团队研制的宽禁带反式钙钛矿太阳电池效率达到 23.62%，并在高温条件下表现出优异的长期稳定性。进一步将其应用于钙钛矿/硅叠层太阳电池中，器件效率达到 32.49%，在效率水平和器件面积扩展方面均处于国际先进水平。该研究为高性能钙钛矿/硅叠层太阳电池的界面调控提供了新的理论认识和技术路径，对推动高效率光伏技术的工程化和规模化应用具有重要意义。
图1. 胍基诱导自组装单分子层静电作用示意及表征
图2. 叠层太阳电池性能表征结果
