日益严重的气候问题需要更好的可再生能源收集设备解决方案。为了打破有史以来的最高记录，研究人员发现 KAUST 的有机传输层钙钛矿电池效率高达 21.5%。
此 阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST)沙特阿拉伯发明了一种钙钛矿太阳能电池，该电池基于 有机电子传输层（ETL）此外，对于锚定基团，研究人员还使用了含有膦酸的自组装单层 (SAM)。
该电池的能量转换效率达到 21.5% 在标准照明条件下测试时，效率高达 90%。据研究小组称，这是迄今为止报道的钙钛矿太阳能电池的最高效率。而且还是依靠有机电子传输层的电池。
该器件的开路电压达到 1.13V 和短路电流密度 24.7 毫安厘米2。最后，它的填充因子约为 77%.
对这些改性分子进行的热重分析 (TGA) 表明，它们 热稳定性好，无太多重量损失在356°C至268°C之间，平均重量损失仅在5%左右。
史蒂芬德沃尔夫，主要作者 这个调查， 说过， “所有自组装单层都被设计用于收集空穴，这对于针极结构的钙钛矿太阳能电池非常有效。”
“在这里，我们测试了考纳斯理工大学设计和合成的一系列电子选择性 SAM，发现这在 pin 极性钙钛矿太阳能电池中效果很好。因此，从本质上讲，用金属氧化物装饰 SAM 来调节电荷选择性的概念现已被证明对两种极性都有效。总的来说，这有很多优势，例如触点的低温可加工性。”
KAUST 研制出效率高达 21.5% 的钙钛矿太阳能电池
- 科学家使用由蒽醌（AQ）和萘二酰亚胺（NDI）组成的非富勒烯半导体。
- 使用的 2 个修改后的分子版本是 PAAQ 和 PANDI。
- 据他们介绍，这种分子可以与电池内的氧化铟锡 (ITO) 表面形成共价结合。这进一步使其与钙钛矿在能量上相匹配。
- 该电池采用 ITO 和玻璃基 基板.
- 它们还包括电子选择 SAM、基于 Spiro-OMeTAD 的空穴传输层 (HTL) 和钙钛矿吸收剂。此外，银金属与氧化钼 (MoOx) 层接触。
研究人员表示， “与裸 ITO 和 ITO/SnO2 薄膜相比，ITO 表面 SAM 功能化的紫外可见透射率结果显示，光学损失可忽略不计。”
“特别是，基于 PANDI 的 SAM 在 ITO 表面上表现出比 PAAQ SAM 更高的表面均匀性。我们发现，ITO/PANDI 上表面均匀性的提高可以通过场效应钝化有效抑制非辐射界面复合，这表现为更长的载流子寿命和更高的 QFLS 值，” 他们进一步补充道。
研究人员进一步解释说：“我们还在 65 C 下测试了基于 SAM 的设备的操作稳定性，其初始性能在 90 小时内保持率超过 1000%。”
他们正在考虑将 PANDI SAM 作为 最适合未来候选人 具有pin结构的钙钛矿太阳能电池。这是因为它很容易将它们应用于柔性基板。
“基于 PANDI 的设备还表现出了更好的长期热稳定性，证实了 PANDI SAM 具有作为 ETL 材料的潜在未来。” 研究者总结说
