新戦略により高効率ペロブスカイト太陽電池のスケールアップ生産を前進(New Strategy Advances Scalable Production of High-Efficiency Perovskite Solar Cells)

2026-08-11 中国科学院(CAS)

中国科学院青岛生物能源与过程研究所(QIBEBT)などの研究チームは、高効率ペロブスカイト太陽電池の大面積・量産化に向け、多座配位アンカー分子を用いた共成膜戦略を開発した。研究では、樹枝状の四座チオールアンカー分子PMPをMe-4P自己組織化単分子膜(SAM)に添加。分子間水素結合によってMe-4Pの凝集を抑え、ブレードコーティングによる均一なSAM形成を可能にした。さらに、膜表面に残る親水性チオール基がペロブスカイト前駆体の濡れ性と結晶化を改善し、界面応力の低減、密着性向上、欠陥状態のパッシベーションにも寄与した。小面積セルでは変換効率26.60%、認証値26.23%を達成し、20.9 cm²のミニモジュールでも23.31%を記録。1000時間の連続動作後に初期効率の96%、85℃で1000時間の熱劣化試験後にも91%を維持した。本手法は、研究室のスピンコーティングから量産に適したブレードコーティングへの移行を促進する実用的な技術と期待される。

<関連情報>

多座配位子アンカー分子を用いたブレードコーティング自己組織化単分子膜による、拡張性と安定性に優れたペロブスカイト太陽電池 Multidentate anchoring molecule-assisted blade-coated self-assembled monolayer for scalable and stable perovskite photovoltaics

Cheng Peng ∙ Siyuan Li ∙ Hongguang Meng ∙ … ∙ Xiao Wang ∙ Zhongmin Zhou ∙ Shuping Pang
Chem  Published:August 10, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2026.103193

Highlights

  • Multidentate co-adsorbate suppresses SAM aggregation for blade coating
  • Hydrophilic –SH terminals improve perovskite crystallization and interfacial contact
  • Small-area devices and 20.9 cm2 modules reach 26.60% and 23.31% PCEs

Summary

Self-assembled monolayers (SAMs) have emerged as a pivotal class of materials for engineering a high-performance perovskite/hole-transport layer interface; however, their scalable fabrication remains severely hindered by intrinsic molecular aggregation. Here, we report a blade-coating-compatible co-deposition strategy by incorporating a dendritic multidentate thiol-anchoring molecule, pentaerythritol tetra(3-mercaptopropionate) (PMP), into the [4-(3,6-dimethyl-9H-carbazol-9-yl)butyl]phosphonic acid (Me-4P) matrix. Strong hydrogen-bonding interactions between PMP and Me-4P effectively suppress SAM aggregation, whereas the exposed terminal thiol groups enhance surface wettability, promote perovskite crystallization, and mitigate residual strain at the buried interface. This strategy is also applicable to various commonly used SAMs. The resulting small-area devices delivered a champion power conversion efficiency of 26.60% (certified at 26.23%). A mini-module (20.9 cm2) achieved a remarkable efficiency of 23.31%. Moreover, the devices maintained 96% and 91% of their initial efficiencies after 1,000 h of continuous maximum power point (MPP) tracking and aging at 85°C, respectively.

0402電気応用
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