【科学背景】
倒置钙钛矿太阳能电池因其良好的运行稳定性和与叠层器件的兼容性而受到广泛关注。空穴选择自组装单分子层（SAMs）在提升其效率方面发挥了关键作用，目前已推动认证效率达到26.7%。然而，SAMs的分子不稳定性、不均匀覆盖以及在加工过程中的脱附问题严重限制了器件的长期稳定性。尽管已有研究采用共SAM或金属氧化物-SAM复合策略以改善界面性质，但其仍易受外界应力影响。因此，通过分子工程手段增强SAM的结构稳定性和界面质量，是实现高效、稳定钙钛矿太阳能电池的关键挑战。
【创新成果】
香港城市大学Alex K.-Y. Jen联合中国科学院深圳先进技术研究院张杰、吉林大学蒋青和岭南大学吳聖釩等研究者在Nature期刊上报道了一种采用可交联共自组装单分子层（co-SAM）的策略，用于增强倒置钙钛矿太阳能电池中空穴选择层的构象稳定性。该策略通过引入含叠氮基的客体分子JJ24，与主体分子CbzNaph在热激活下形成共价交联，从而显著提高了SAM的堆积密度和取向稳定性，有效抑制了基底表面的暴露和钙钛矿的分解。最优器件实现了26.92%的认证效率，并在85°C下最大功率点跟踪1000小时后效率衰减可忽略不计，在–40°C至85°C的700次热循环后仍保持98%以上的初始效率。该研究为设计高性能、高稳定性的SAM基钙钛矿太阳能电池提供了重要指导。
【图文简介】
图1 交联自组装单分子层（SAM）的分子设计及其交联机制© 2025 Springer Nature
图2 分子动力学模拟和密度泛函理论计算© 2025 Springer Nature
图3 钙钛矿太阳能电池的光伏性能和稳定性© 2025 Springer Nature
图4 交联SAM在延缓钙钛矿分解和稳定埋底界面方面的机制© 2025 Springer Nature
【结论展望】
该研究提出了一种新型的交联共自组装单分子层策略，显著提高了SAM分子在透明导电氧化物（TCO）基底上的分散性和构象稳定性，从而同时提升了器件的光电性能和长期稳定性。采用该策略的倒置钙钛矿太阳能电池实现了26.92%的认证效率，并在高温高湿（85°C，70–80%相对湿度）下连续运行1000小时后效率几乎无衰减，同时在–40°C至85°C的700次热循环后仍保持98%以上的初始效率。该工作不仅为SAM基器件的界面工程提供了新思路，也为其在工业化应用中的可行性和扩展性奠定了基础。
文献链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09509-7
