Chun-Hsiao Kuan, Shakil N. Afraj, Yu-Ling Huang, Arulmozhi Velusamy, Cheng-Liang Liu,
Ting-Yu Su, Xianyuan Jiang, Jhih-Min Lin, Ming-Chou Chen, Eric Wei-Guang Diau
Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202407228

國立中央大學 化學系 陳銘洲教授
國立陽明交通大學 應用化學系 刁維光講座教授

本論文闡述一系列新穎有機自組裝( Self-Assembled Monolayer; SAM)分子之開發，結合 NiOx作為電洞傳輸層材料，應用於錫-鈣鈦礦太陽能電池(Sn-based Perovskite Solar cells; Sn-PSC)，元件之光電轉換效率(PCE)高達7.7%，為世界上自組裝有機分子應用於錫-鈣鈦礦太陽能電池具有代表性之著作。 

本研究團隊由中央大學化學所陳銘洲研究團隊(M.-C. Chen)與陽明交通大學刁維光研究團隊(E.W.-G. Diau)共同組成，陳銘洲老師實驗室專精於有機光電材料的開發與分子改良，刁維光老師研究團隊則專精於元件製備、優化、分析等研究，雙方之專長領域能相輔相成。在本研究中刁維光老師研究團隊利用該團隊自行開發之兩步法成功製備錫鈣鈦礦太陽能電池元件，驗證新自組裝有機SAM分子結合NiOx能成功取代傳統常用之電洞傳輸層PEDOT:PSS，太陽能電池元件效能除高達7.7%之外，且元件具長期效能穩定性。鈣鈦礦太陽能電池研究領域中常用PEDOT:PSS作為電洞傳輸層，然其較易吸水，導致元件效能之長期穩定性差；其他團隊所使用的一步法製程也無法應用到錫鈣鈦礦的自組裝元件。本團隊所開發之有機自組裝層元件長期穩定性相當優良，於4000h後仍維持80%之效能。透過雙方之密切合作，本聯合研發團隊成功的分析/建立材料化學結構、物理性質、與元件效能間之關聯性。此研究成果能引領全球錫(or鉛)鈣鈦礦太陽能電池之研發，為此類太陽能電池效能與穩定性之提升提供一重要之研究方向，且對電池之實用化與成本便宜化具有重要的貢獻。