近日,我校与北京大学、天津理工大学等单位在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展。研究成果以“Spatial Molecular Engineering of Hole Semiconductors Enables Record Efficiency and Durability in Inverted Perovskite Solar Cells”为题,于2026年1月21日在线发表于化学领域国际权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》,并获评该刊“VIP论文”(Very Important Paper,仅有不到5%的论文能够获得如此积极的评价)。该期刊长期位居化学类期刊前列,为“自然指数”(Nature Index)源刊,被公认为化学学科顶级期刊之一。我校为论文第一署名单位,王哲、杨踪远同学为共同第一作者,王志辉老师为通讯作者。

本研究突破传统设计思路,创新性提出空间分子工程策略,对小分子空穴传输材料进行结构重构,在保持其固有优势的同时,系统性解决了界面匹配、电荷传输与成膜质量之间的协同难题。通过将功能杂环核在三维空间内定向暴露,充分释放其界面调控潜力。所设计的WH13分子显著增强了钙钛矿层与空穴传输层之间的化学耦合与能级匹配,促进了钙钛矿晶体的有序生长,并大幅提升了空穴提取效率。尤为重要的是,该分子所呈现的平面立体协同构型,既实现了长程ππ堆叠有序性,又赋予其优异的溶液加工性与纳米级薄膜成型能力,从而在电荷传输动力学与薄膜形态学之间达成了最优平衡。基于WH13的倒置结构钙钛矿太阳能电池取得了26.6%的实验室最高光电转换效率(第三方认证效率26.24%),并在持续运行稳定性方面表现突出:在ISOS-L-1标准光照老化测试500小时后,器件效率保持率超过99%。该结果创造了基于小分子空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池效率新纪录。本研究建立的空间分子工程策略,为空穴传输材料的理性设计提供了普适性框架,也为研制兼具高效率、高稳定性及商业化可行性的钙钛矿光伏器件指明了新的技术方向。
近年来,我校化学工程学院在科学研究、学科建设、人才培养等方面取得了长足进步和明显成效。