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上海交大陈俊超团队Nature Communications上发表钙钛矿光伏器件新成果

发布者：眺望科技                     发布日期：2026-05-15

近日，上海交通大学材料科学与工程学院陈俊超团队在共沉积反式钙钛矿光伏器件领域取得重要突破，相关研究以 “Co-deposited inverted perovskite photovoltaics towards 27% efficiency via vertical redistribution of self-assembled-molecules and in-situ crosslinking” 为题发表在Nature Communications上。上海交通大学材料科学与工程学院博士生庄荣山为论文第一作者，上海交通大学材料科学与工程学院陈俊超副教授为论文通讯作者，上海交通大学为论文第一完成单位。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-72097-1

共沉积技术简化了钙钛矿太阳能电池的制造流程，兼容多种基底并具备大面积应用潜力。然而，共沉积SAMs因自聚集和热脱附会导致其在钙钛矿体相的垂直分布不合理，引发能级失配和非辐射复合，成为制约器件效率与稳定性进一步提升的瓶颈。目前大位阻端基和不对称结构在顺序沉积技术中显示出抑制SAMs自聚集的潜力，但在共沉积器件中关于SAMs自聚集问题的研究仍很少。此外，增强SAMs抗脱附能力的策略，如增加锚定基数量或采用聚合型SAMs，不仅可能影响薄膜均匀性和结晶质量，且仍不能阻止脱附的SAMs扩散到体相。因此，如何通过协同策略从根源上抑制SAMs不合理的垂直分布，是该领域亟待解决的关键问题。

 

为此，团队设计了一种不对称SAM分子PhBr-4PACz，结果表明，其苯基侧链与咔唑核心形成了38.3°的二面角，使共轭单元错位堆叠，聚集结合能降低了53meV，促进更多SAM沉积到底部，提高了对基底的覆盖度和粘附力。此外，溴原子的引入加深了SAM的HOMO能级，并在钙钛矿底部区域诱导出更强的p型掺杂效应，扩大了准费米能级分裂，促进了热空穴和冷空穴的提取。进一步地，团队在钙钛矿表面引入高流动性的AVIMCl分子，其碳碳双键可在低温下交联，避免损害钙钛矿薄膜质量并释放了薄膜的残余应力。此外，这种通过后处理的沿晶界自上而下渗透的交联策略避免了对SAM共沉积过程的干扰并封闭了底部SAM的扩散通道。

 

基于上述协同策略，最优的钙钛矿太阳能电池实现了27.26%（认证27.03%）的光电转换效率，刷新了共沉积钙钛矿电池的效率纪录。稳定性方面，未封装器件在65℃下进行2000小时最大功率点追踪后仍保持96%以上的初始效率，85°C热老化2000 小时后仍保留 90% 以上效率。同时，该体系在柔性基底上实现 25.03%（认证24.49%） 的光电转换效率以及23.68%的迷你组件（孔径面积9平方厘米）效率，展现出优异的基底适配性与大面积应用潜力。

 

 

 

图1. a-e. Me-4PACz和PhBr-4PACz的特性: （a）静电势和偶极矩；（b）HOMO能级；（c）-（d）共轭单元堆积模型；（e）二聚体模型。f. AVIMCl改性后的热老化SAM的3D分布。g. AVIMCl 原位交联抑制 SAM 扩散的机制。

这项工作得到了国家自然科学基金（项目编号：52350610264）的资助。