近日，西北工业大学柔性电子研究院黄维院士团队荣子强教授、方漪芸副教授联合材料学院王洪强教授、陈睿豪教授在钙钛矿太阳能电池领域取得了重要研究进展，该研究建立了分子构型、界面调控和器件性能之间的明确关联。相关成果以“Molecular Design-Driven Interface Engineering Enabling Simultaneous Defect Passivation and Enhanced Hole Extraction in Perovskite Solar Cells”为题发表于Angewandte Chemie International Edition期刊上。

图1.通过HTIMs化学结构调整驱动的界面分子桥

在过去十年，钙钛矿太阳能电池在光电转换效率（PCE）方面取得了显著提升。然而，钙钛矿层与空穴传输层之间的界面缺陷及能级失配仍然是制约n-i-p型钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的关键瓶颈。因此，开发能够同时实现缺陷钝化、能级优化和高效电荷传输的多功能界面改性剂，仍然是一个紧迫的挑战和高度相关的科学问题。

针对上述问题，研究团队从分子化学结构层面的精细调控出发，设计并合成了三种多功能空穴传输界面分子（HTIMs）：MeO-TPA-Cbz-BAI、MeO-TPA-Cbz-HAI和MeS-TPA-Cbz-HAI。这三种分子以咔唑-三苯胺(TPA-Cbz)为核心，并以不同的烷基碘化铵基团(BAI或HAI)进行功能化。研究系统揭示了分子构型、偶极矩、界面调控和器件性能之间的内在关系。这种集成的分子设计策略，使缺陷钝化和空穴提取能够在单个多功能分子内协同实现。特别是，MeS-TPA-Cbz-HAI，凭借其更大的偶极矩和更强的界面锚定能力，显著抑制了界面缺陷并促进了高效的电荷传输，从而获得了兼具高效率和长期稳定性的钙钛矿太阳能电池，最终使光电转换效率达到25.83%，是迄今为止所有采用界面传输材料修饰的n-i-p型器件中最高的效率之一。总而言之，该研究通过分子结构设计驱动的界面工程策略，为实现高效稳定的PSC提供一条充满希望的途径。

这一工作得到了国家自然科学基金、陕西省化学与生物学基础科学研究项目、陕西省青年英才计划、陕西省自然科学基金、浙江省自然科学基金以及广东省自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202513869

（文字：贾伟 图片：贾伟 审核：王学文）