武汉大学余桢华Angew：偶极分子调控自组装单分子层实现高效钙钛矿太阳能电池

自组装单分子层（SAMs）的应用显著提升了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的效率，但其从胶体溶液到薄膜的转化机制尚不明确。

本研究武汉大学余桢华等人系统探究了SAM前驱体溶液及其成膜质量，发现原始SAM溶液中存在约460 nm的纤维状胶束，导致薄膜分布不均且覆盖率低。通过引入强偶极分子4-三氟甲基苯铵氯化物（CF3-PhACl），与SAMs形成超分子相互作用，成功在溶液中生成高度单分散的立方胶束（160 nm）和均匀的SAM薄膜。埋底界面的接触由偶极矩与空间位阻的平衡决定。

优化后的倒置PSCs（0.09 cm²）和微型组件（有效面积14.40 cm²）效率分别达到26.58%（认证效率25.81%）和22.95%。器件在ISOS-D-1条件下保持初始效率96.30%超过5,100小时，ISOS-L-2条件下2,660小时后效率仍保持98.30%。该研究揭示了调控SAM胶束单分散性对实现高效稳定PSCs的重要意义。

文章亮点

1. 胶束单分散性突破：通过强偶极分子CF3-PhACl调控，将SAM胶束尺寸从460 nm（纤维状）优化至160 nm（立方状），显著提升薄膜均匀性和覆盖率。

2. 界面工程创新：CF3-PhACl通过氢键、π-π堆积等作用同步锚定钙钛矿与SAMs，减少界面缺陷，器件效率达26.58%，填充因子高达85.53%。

3. 规模化应用潜力：微型组件效率突破22.95%（14.40 cm²），且器件在高温高湿条件下展现超长稳定性（T₉₀超11,259小时）

Z. Zhang, Y. Xu, S. Chen, W. Li, S. Wang, C. Peng, S. Du, S. Li, X. Zhao, Ti Wang, Z. Yu, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202512660.

https://doi.org/10.1002/anie.202512660

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