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在光伏行業(yè)對(duì)“降本增效”的追求下，鈣鈦礦這一崛起的光伏新勢(shì)力受到前所未有的關(guān)注。協(xié)鑫、纖納、極電、仁爍、無(wú)限、大正、萬(wàn)度、光晶等光伏企業(yè)均在鈣鈦礦領(lǐng)域完成多輪融資。目前，鈣鈦礦最受關(guān)注的兩大突破方向：一是效率，二是穩(wěn)定性。

華東理工大學(xué)吳永真教授、朱為宏教授、德國(guó)波茨坦大學(xué)Martin Stolterfoht教授、吉林大學(xué)張立軍教授和華中科技大學(xué)陳煒教授等人聯(lián)合研究了一種具有親水性氰基乙烯基膦酸(CPA)錨定基團(tuán)和疏水性芳基胺基空穴提取基團(tuán)(MPA-CPA)的兩親性分子空穴轉(zhuǎn)運(yùn)體，通過(guò)潤(rùn)濕和鈍化增強(qiáng)鈣鈦礦沉積，最大限度地減少了埋藏的界面缺陷。這項(xiàng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有機(jī)空穴傳輸材料領(lǐng)域的新成果，使得太陽(yáng)能電池的功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25.4%，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所得鈣鈦礦薄膜的PLQY為17%，Shockley-Read-Hall壽命接近7微秒，并在1.21V的VOC和84.7%的FF下實(shí)現(xiàn)了25.4%的認(rèn)證功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。此外，1 cm2和10 cm2微型模塊的PCE分別為23.4%和22.0%。更加重要的是，封裝組件在操作和濕熱測(cè)試條件下均表現(xiàn)出高穩(wěn)定性。

論文的第一作者之一葉方圓在接受采訪時(shí)稱，鈣鈦礦電池所謂的發(fā)電效率高，很大程度還停留在理論上。當(dāng)前鈣鈦礦電池的實(shí)際發(fā)電效率其實(shí)還沒有達(dá)到傳統(tǒng)光伏硅片的水平，他們想要做的事，就是讓這個(gè)效率再高一點(diǎn)。

鈣鈦礦電池的結(jié)構(gòu)像是一個(gè)三明治，以反型平面鈣鈦礦電池為例,自下往上依次為：玻璃、透明電極（FTO或ITO）、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層、金屬電極。鈣鈦礦材料的兩邊分別覆蓋著電子傳輸材料和空穴傳輸材料。所謂空穴傳輸材料是一種有機(jī)半導(dǎo)體材料，在電場(chǎng)作用下可以實(shí)現(xiàn)載流子定向有序的可控遷移，從而達(dá)到傳輸電荷的作用。

但傳統(tǒng)的空穴傳輸材料要么過(guò)于疏水，無(wú)法潤(rùn)濕鈣鈦礦前體，要么會(huì)與鈣鈦礦發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致層與層之間的掩埋界面產(chǎn)生限制性能的缺陷。

在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入氰基膦酸單元，發(fā)展出雙親性小分子空穴傳輸材料，通過(guò)動(dòng)態(tài)自組裝構(gòu)筑有序、超薄、表面超浸潤(rùn)層，“一石二鳥”地解決了器件應(yīng)用中載流子輸運(yùn)和界面缺陷控制兩大難題。

研究解決了如何通過(guò)開發(fā)兩親性分子空穴傳輸體來(lái)控制倒置PSCs的隱埋界面處的缺陷這一問(wèn)題。MPA-CPA分子不僅在ITO襯底上形成了高效的空穴選擇性SAM，而且還通過(guò)提供超潤(rùn)濕底層增強(qiáng)了鈣鈦礦沉積。

由于氰基和膦酸基團(tuán)與鉛離子的協(xié)同配位作用，設(shè)計(jì)的CPA基團(tuán)表現(xiàn)出改善的親水性和缺陷鈍化能力。同時(shí)，兩親性襯底設(shè)計(jì)策略對(duì)于其他基于鈣鈦礦的光電器件具有普適性。未來(lái)的研究將集中在管理鈣鈦礦-ETL界面處的非輻射復(fù)合和能量排列，以進(jìn)一步提升MPA-CPA/鈣鈦礦的效率。

原標(biāo)題：華理首篇《Science》：25.4%刷新鈣鈦礦效率紀(jì)錄！