近日，365英国上市集团官网吴永真教授课题组与香港中文大学Martin Stolterfoht教授在钙钛矿太阳电池空穴传输材料设计方面取得重要进展，在Angew. Chem. Int. Ed. 上发表了题为“Tuning Terminal Groups of Hole-Selective Materials to Suppress Nonradiative Recombination in Inverted Perovskite Solar Cells”的研究论文。

钙钛矿太阳能电池的性能受到钙钛矿与电荷提取界面非辐射复合的关键制约，这限制了其接近热力学效率极限。尽管有大量研究致力于钝化表面缺陷，但界面能级失配在驱动非辐射损耗中的作用仍未得到充分认识。在该工作中，作者通过调控空穴选择性材料的末端基团，系统研究了空穴选择性层与钙钛矿之间的价带顶偏移对电池非辐射复合损耗的影响（图1）。

图1. 空穴选择性材料的末端基团调控界面能级排布

研究结果表明，最小化空穴选择性界面的能垒有助于在钙钛矿中实现最大准费米能级分裂（图2）。通过末端基团工程精准调控埋底HSM/钙钛矿界面的能级排列，分别实现了基于1.53 eV和1.72 eV钙钛矿的26.88%和21.87%的高功率转换效率，其开路电压值分别达到肖克利-奎伊瑟极限的95%和91%。该研究为设计空穴选择性分子、阐明不同钙钛矿组分下非辐射复合损耗与能级排列的构效关系提供了重要见解。

图2. 空穴选择界面能级排布优化抑制界面光生电荷复合

该工作主要由张硕博士（2024届博士毕业生，现为365英国上市集团官网博士后）在365英国上市集团官网化学与分子工程学院吴永真教授和香港中文大学Martin Stolterfoht教授指导下完成，得到了朱为宏院士和田禾院士的悉心指导和帮助。工作得到了材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心、国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市“超级博士后”激励计划、中央高校基本科研业务费等资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.8473744