AFM：自组装分子/钙钛矿界面多功能有机桥实现高性能倒置钙钛矿太阳能电池

自组装单分子层作为空穴传输层使倒置钙钛矿太阳能电池的能量转换效率超越了传统电池设计。然而，同时提升自组装分子层的质量与能级排列，并优化其与钙钛矿层在埋底界面的相互作用仍具挑战。

本研究燕山大学陈悦、中国科学院过程工程研究所蔡贵龙、河南大学段成浩、中国科学院大连化学物理研究所刘生忠、香港中文大学吕旭辉等人选用一种多功能界面桥分子2-溴-5-二氟甲基-[1,3,4]噻二唑，将其集成于自组装分子/钙钛矿埋底界面。该桥分子可优化自组装分子层的形貌与能级结构，其N原子可与钙钛矿前驱体中的Pb²⁺配位，调控结晶过程并钝化缺陷。经BFS修饰的倒置钙钛矿太阳能电池实现了26.16%的能量转换效率，填充因子高达86.06%，优于对照组器件的24.49%。此外，BFS中强吸电子基团二氟甲基不仅促进电荷分离与传输，还可与甲脒阳离子形成氢键，提升器件稳定性。

基于BFS的器件在氮气环境中存储4000小时后仍保持初始效率的90%，在最大功率点跟踪条件下运行500小时后仍保持81%的初始效率。本研究为开发低成本、高性能钙钛矿太阳能电池提供了一种新型界面修饰策略。

研究亮点：

1. 多功能界面桥分子协同提升性能

• BFS分子通过π–π堆叠优化自组装分子层排列与能级结构，提升空穴迁移率；其N原子与Pb²⁺配位调控钙钛矿结晶，减少界面缺陷。

高效率与高填充因子创纪录

• 实现26.16%的能量转换效率与86.06%的填充因子，显著优于对照组（24.49%）及BSC修饰组（25.31%）。

优异稳定性表现

• 在氮气中存储4000小时仍保持90%初始效率；在MPPT持续运行500小时后仍保持81%效率，具备强界面稳定性与抗湿性。

Multifunctional Organic Bridge at Self-Assembled Molecule/Perovskite Interface Enables High-Performance Inverted Perovskite Solar Cells

Changhua Li, Leying Zha, Heng Liu, Haoxiang Zhang, Weilu Ding, Yalin Gao, Yuee Chen, Xinhui Lu, Chenghao Duan, Shengzhong (Frank) Liu, Guilong Cai

First published: 10 November 2025

https://doi.org/10.1002/adfm.202520372

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