不对称自组装分子HTL201提升钙钛矿/硅叠层太阳能电池效率的创新研究

为解决钙钛矿/硅叠层太阳能电池（TSCs）中自组装单层膜（SAMs）有序性和覆盖均匀性的关键难题，研究人员设计了一种不对称分子HTL201作为空穴选择层（HSL）。该分子通过优化锚定基团和间隔基结构，显著降低空间位阻并提升透明导电氧化物（TCO）复合层覆盖率，同时与钙钛矿薄膜形成强配位作用抑制界面非辐射复合。研究实现了2V级开路电压，最终基于硅异质结（SHJ）电池获得34.58%的认证效率，为叠层器件性能突破提供新策略。

在钙钛矿/硅叠层太阳能电池（perovskite/silicon TSCs）领域，实现纹理化硅基底上高度有序且均匀覆盖的自组装单层膜（SAMs）一直是提升效率的核心挑战。最新研究通过设计不对称分子HTL201——其分子结构以咔唑为核心，两侧分别连接锚定基团和间隔基——成功构建出高效空穴选择层（HSL）。与含氮键合膦酸基团的对称SAMs相比，HTL201在透明导电氧化物（TCO）复合层上展现出更小的空间位阻和更致密的分子排列。

这种分子与钙钛矿薄膜间存在强配位相互作用，有效抑制了埋底界面的非辐射复合。更引人注目的是，HTL201通过精准调控钙钛矿层的能级排列，将准费米能级分裂（QFLS）值显著提升，最终推动叠层电池开路电压逼近2V大关。基于硅异质结（SHJ）电池的认证效率达到34.58%，刷新了该类器件的性能纪录。该研究为突破叠层太阳能电池效率瓶颈提供了分子设计新范式。