Sibei Mai,, Zhen-Yang Suo,, Chen Lu, Guo-Bin Xiao,*, Xijiao Mu, Fan Yang,*, Yu Tang, Jing Cao*, Nature Synthesis, 威尼斯注册送35元秒到账, DOI:10.1038/s44160-026-01044-1
近年来，钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本及可溶液加工等优势，成为新一代光伏技术的重要发展方向。然而，在实际运行过程中，器件普遍面临界面热积聚的关键问题。在持续光照条件下，钙钛矿层及其界面区域容易出现局部过热，从而引发电荷传输受阻、界面副反应加剧、离子迁移加速以及材料结构退化等一系列过程，严重制约器件效率与长期稳定性。尽管已有热管理材料可在一定程度上缓解散热问题，但往往存在导热与导电难以兼顾的矛盾。因此，开发一种同时具备优异热传导能力与电荷传输能力的界面材料，实现对器件界面的“热-电协同调控”，已成为该领域的关键科学问题。
针对上述问题，山东师范大学杨帆副教授与兰州大学曹靖教授、肖国斌博士设计并合成了一种炔基功能化卟啉共轭聚合物。该材料通过在卟啉单元之间引入刚性炔键连接，构建出兼具π共轭结构与良好溶解性的界面功能材料（图1）。研究表明，该聚合物在导热与电荷传输两个维度均表现出优异性能。太赫兹光谱测试显示其载流子迁移率达到0.76 cm2 V-1 s-1，激光闪射法测得热导率达到0.97 W m-1 K-1。将其引入钙钛矿/空穴传输层界面后，聚合物均匀分布于钙钛矿薄膜表面，提升界面导电性与空穴提取效率，同时显著增强界面散热能力。在器件层面，聚合物修饰的小面积器件最高效率达到26.19%；大面积组件获得23.04%的认证效率（孔径面积64.8 cm2）。在热管理与稳定性方面，聚合物修饰的钙钛矿薄膜在AM 1.5 G连续照射60 min后的表面温度为40.4 °C，显著低于对照样品44.0 °C。此外，完整器件结构中表面温度也降低~2.2 °C。未封装器件在连续最大功率点跟踪1000 h后几乎无明显效率损失，在~60%相对湿度和~85 °C等条件下老化2000 h后仍可保持95%以上的初始效率。该研究以“A synthetically tailored conjugated polymer for thermal and charge management in perovskite interfaces”为题发表在《Nature Synthesis》上。
图1. 卟啉共轭聚合物合成路线
图2. 聚合物迁移率和导热性能表征
图3. 器件性能与稳定性测试
