JACS：分散组装单分子层提升高效有机与钙钛矿太阳能电池的空穴传输性能

本研究台湾大学Pi-Tai Chou等人提出了一种新型“分散组装单分子层”（IAMs）策略，通过设计具有相似骨架但不同给体-受体强度的分散分子（NNN和NSN系列），有效抑制了传统自组装单分子层（SAMs）的胶束形成。

其中，高偶极矩的NSN-BO分子（6.46 D）显著降低了界面能垒，使PM6:Y6有机太阳能电池（OSC）效率从16.46%提升至18.04%，钙钛矿太阳能电池（PSC）效率从23.84%突破至25.01%。短侧链变体NSN-C4和NSN-IB也表现出接近的性能（OSC: 19.01%/PSC: 24.95%），证实分子骨架设计比侧链修饰更关键。

飞秒瞬态吸收光谱揭示IAMs通过促进电荷提取、抑制复合和优化薄膜形貌实现性能提升，同时器件环境与热稳定性显著增强。这一策略为高效稳定的太阳能电池提供了普适性界面工程方案。

研究亮点

1. 胶束抑制新机制：IAMs通过分子间推-拉作用（给体-受体相互作用）破坏宿主SAM（4PADCB）的胶束聚集，形成更致密有序的单分子层，接触角从35.78°提升至44.79°。

2. 偶极矩驱动效率跃升：高偶极矩分散剂NSN-BO（6.46 D）优化能级排列，OSC/PSC效率分别提升9.6%/4.9%，载流子提取时间缩短40%（TPC寿命从0.69 μs降至0.42 μs）。

3. 普适性与稳定性：短侧链变体（NSN-C4/IB）效率接近长链NSN-BO，且IAMs器件在85°C老化1000小时后效率衰减<5%，突破界面工程稳定性瓶颈。

Interspersed Assembled Monolayers Enhance Hole Transport in High-Efficiency Organic and Perovskite Solar Cells

Chieh-Ming Hung, Jing-Han Shi, Hsiao-Chun Tsai, Chi-Ping Lin, Bo-Han Chen, Shang-Da Yang, and Pi-Tai Chou

Journal of the American Chemical Society Article ASAP

DOI: 10.1021/jacs.5c05341

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c05341

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