雷鸣教授课题组Angew：设计合成手性氮杂螺烯型自组装界面材料用于提高钙钛矿太阳能电池性能

近期，雷鸣教授课题组联合浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室杨德仁教授、余学功教授、杭鹏杰研究员团队开展合作研究，设计合成了新型钙钛矿太阳能电池自组装界面材料，在提高钙钛矿太阳能电池性能的研究取得新进展。成果以“Chiral Aza-Helicene Phosphonic Acids for Stabilizing Efficient Perovskite-Silicon Tandem Solar Cells”为题，发表在Angew. Chem. Int. Ed.。

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）因具有光电能量转换效率（PCE）高、制备工艺简单等优点而成为新能源领域的研究热点。近年来，通过对材料、器件结构和加工工艺等方面的深入研究，使PSC器件的PCE迅速提升并逼近理论效率，并向叠层化、柔性化方向扩展。然而，器件稳定性问题限制了PSCs的实际应用。针对反向钙钛矿太阳能电池中空穴传输层在电势、热和光照条件下不稳定的关键挑战，该研究通过设计具有非平面π共轭体系的氮杂螺烯型骨架分子（A5HPA和A7HPA），显著提升了分子对热老化、光照和电氧化的本征稳定性。其中，A7HPA分子因其螺手性增强的“齿轮啮合”式交替堆叠模式，大幅强化了分子间π-π相互作用，从而构建了刚性空穴传输层。基于A7HPA的宽禁带钙钛矿单结电池和钙钛矿/硅叠层电池分别实现了23.41%和33.06%的PCE（叠层电池认证效率32.57%），并在湿热和光热协同应力测试中表现出卓越的长期稳定性。

本征稳定的螺手性A7HPA分子交替堆叠强化了分子间π-π相互作用

这一成果不仅为进一步提高PSC的性能提供了新的材料和策略，更为加速叠层光伏技术的产业化进程提供了关键支撑。未来，通过进一步优化分子结构和大面积器件制备工艺，钙钛矿/硅叠层电池有望在效率、成本和寿命方面实现新的突破。

化学系闫泊宁博士研究生为共同第一作者，雷鸣教授为共同通讯作者。上述研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

论文信息：

Boning Yan+, Daoyong Zhang+, Ruilin Li, Jiyao Wei, Pengjie Hang,* Haimeng Xin, Zhenyi Ni, Ming Lei,* Deren Yang,* and Xuegong Yu*, Chiral Aza-Helicene Phosphonic Acids for Stabilizing Efficient Perovskite-Silicon Tandem Solar Cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202509279.

文字：雷鸣教授课题组

编辑：黄珍珍、邹尔纯

审核：陆展