ACS Applied Materials & Interfaces | 蒋建中团队揭示分子界面工程新机制，高效提升反式钙钛矿太阳能电池性能

近日，福耀科技大学蒋建中教授团队联合厦门大学张金宝教授、杨莉教授团队，在材料领域国际权威期刊 ACS Applied Materials & Interfaces（SCI 一区 Top）发表重要研究成果，从分子尺度揭示了氧化镍（NiOₓ）空穴传输层界面修饰的内在机制，为制备高效率、高稳定反式钙钛矿太阳能电池提供了全新策略。

氧化镍（NiOₓ）因具备宽带隙、高透光性与优异化学稳定性，成为反式结构钙钛矿太阳能电池最具潜力的无机空穴传输材料。然而，其表面大量高价镍缺陷、羟基基团易与钙钛矿层发生不可逆副反应，引发严重的非辐射复合与性能衰减，成为制约电池效率与寿命的关键瓶颈。

针对这一难题，研究团队创新性选取化学结构相似但分子尺寸迥异的N‑甲基吡咯烷酮（NMP，小分子）与聚乙烯吡咯烷酮（PVP，高分子），系统对比研究界面对 NiOₓ的修饰机制与作用差异。研究证实：

高分子 PVP依靠长链结构产生空间位阻，仅实现物理包覆，易形成绝缘层，阻碍电荷传输并影响钙钛矿结晶；

小分子 NMP凭借高反应活性与挥发性，实现定向化学钝化，高效还原表面高价 Ni⁴⁺、消除有害羟基（–OH）缺陷，同时显著优化钙钛矿薄膜结晶质量与界面接触。

实验结果表明，经 NMP 界面修饰的 NiOₓ基钙钛矿太阳能电池表现出优异光电性能：

• 光电转换效率（PCE）高达 20.89%；

• 缺陷态密度显著降低，暗电流抑制一个数量级；

• 非封装器件在氮气氛围、25℃条件下连续存放 1800 小时，仍可保持 93% 的初始效率，稳定性大幅提升。

该研究首次从分子结构本质揭示了小分子化学修饰>高分子物理修饰的界面工程规律，为 NiOₓ基高效稳定钙钛矿电池的界面设计提供了普适性指导，也对推动钙钛矿光伏器件的产业化应用具有重要意义。

相关研究成果得到国家自然科学基金、教育部硅基材料重点实验室等项目支持，论文在线发表于 ACS Applied Materials & Interfaces，DOI：10.1021/acsami.6c01551。