Molecular Polarization‐Driven Synergistic Interface Engineering for High‐Performance Perovskite Solar Cells

双功能 材料科学 钙钛矿(结构) 成核 偶极子 化学物理 分子间力 钝化 单层 纳米技术 基质(水族馆) 分子工程 能量转换效率 分子 光伏系统 自组装单层膜 光伏 光电子学 小分子 载流子 力矩(物理) 化学工程 钙钛矿太阳能电池 临界点(数学)
作者
Yuxing Wang,Ying Liu,Yi Ji,Gaoyuan Yang,Li X,Xueqi Wu,Yige Peng,Hailong Huang,Z Feng,Yansen Guo,Huanyu Zhang,Chenghao Ge,Shuilong Kang,Yang Zhang,Yurou Zhang,Chaopeng Huang,Xinhai Zhao,Jingsong Sun,Youyong Li,Xiao‐Hong Zhang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (33): e73306-e73306
标识
DOI:10.1002/adma.73306
摘要

The performance of inverted perovskite solar cells (PSCs) is often impeded by severe non-radiative recombination and carrier transport losses at the self-assembled monolayer (SAM)/perovskite interface, arising from inhomogeneous SAM distribution and weak interfacial bonding with the perovskite layer. To address these challenges, we introduce a universal synergistic interface engineering strategy employing 2-aminopyrimidine-4-carboxylic acid (m-APCA), a meta-substituted molecule featuring asymmetric bifunctional groups on its pyrimidine ring. These groups induce substantial molecular polarization, amplifying the dipole moment and reinforcing intermolecular π-π interactions with SAMs, thereby mitigating SAM aggregation and ensuring uniform substrate coverage. Concurrently, the strong dipole field and bifunctional chemistry of m-APCA enable robust chemical bonding with the perovskite layer, acting as nucleation sites that regulate grain growth and passivate buried interfacial defects. This dual-action approach reduces interfacial energy barriers and enhances hole transport efficiency, achieving very high efficiencies of 26.77% (certified at 26.71%), 26.08%, and 24.17% for small-area (normal bandgap), centimeter-scale (normal bandgap), and wide-bandgap PSCs, respectively. Notably, optimized PSCs demonstrate exceptional operational stability, retaining 96% of initial efficiency after 1200 h of continuous maximum power point tracking.
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