上交大团队创新“基质限域分子层”，联手宁德时代刷新钙钛矿光效纪录

上海交通大学环境科学与工程学院赵一新教授团队在钙钛矿光伏领域取得重大突破，其研究成果以《A matrix-confined molecular layer for perovskite photovoltaic modules》为题发表于国际顶级期刊《Nature》。该团队创新提出的"基质限域分子层"技术，成功攻克了传统自组装单分子层（SAM）体系在钙钛矿光伏模组制备中的关键瓶颈，实现了1平方米×2平方米大尺寸组件20.05%的光电转换效率，经第三方认证创下全球新纪录。

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金属卤化物钙钛矿材料因其卓越的光电性能备受关注，实验室小面积器件效率已可媲美晶硅光伏。但传统SAM型空穴传输层存在固有缺陷：分子间易发生聚集堆叠，导致薄膜均匀性差、界面缺陷多，制约了模组放大后的效率与稳定性。尽管通过分子设计有所改善，大面积制备仍面临钙钛矿层结晶质量不佳、接触界面缺陷密度高等难题。

研究团队另辟蹊径，开发出基于三（五氟苯基）硼烷（BCF）分子的新型空穴传输层结构。该结构通过将空穴传输分子分散于BCF基质中，形成类似"枣糕"的复合传输层。理论计算表明，BCF骨架与传输分子间的强相互作用可有效抑制分子堆叠，二维蒙特卡洛模拟证实少量传输分子即可实现高效空穴传输。这种厚度可控的分子层不仅保持了优异的化学稳定性，还显著降低了界面复合损失。

实验数据显示，采用该技术的钙钛矿模组展现出优异的浸润性和界面保形覆盖能力。在1平方米×2平方米的大面积组件中，钙钛矿薄膜结晶质量与均匀性得到显著提升，最终实现20.05%的光电转换效率。值得注意的是，这项技术对多种已知SAM型传输分子均具良好适配性，无需复杂分子设计即可实现传输层优化，大幅降低了技术推广门槛。

该成果与宁德时代21C创新实验室合作完成，通过工艺创新解决了大面积钙钛矿光伏模组制备的世界性难题。研究团队表示，这种"基质限域分子层"策略为电荷传输层设计提供了全新范式，其技术普适性和工艺兼容性为钙钛矿光伏的产业化应用开辟了新路径。