袁建宇团队最新AFM：均匀接触的Co-SAMs使倒置PSCs效率突破26%

主要内容

咔唑基自组装单分子膜（SAMs）作为倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）中广泛应用的空穴传输层，在溶液中易形成胶束结构，导致界面均匀性下降。针对这一问题，苏州大学功能纳米与软物质研究院袁建宇等人设计并成功合成了一系列氟化共轭自组装单分子膜（DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F），将其制备为混合单分子膜（co-SAMs），用于构筑高性能倒置钙钛矿太阳能电池。

这类基于二甲基吖啶的自组装单分子膜具有独特的分子结构，其分子空间位阻可有效抑制溶液状态下的分子自聚集行为；同时，氟原子能够通过氢键作用稳定甲脒阳离子（FA⁺），在埋底界面处构建更多锚定位点，进而促进载流子的提取与传输，抑制界面损耗。实验结果表明，基于DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F混合单分子膜制备的倒置钙钛矿太阳能电池，最优光电转换效率分别达到25.21%、26.11%和25.05%。该类器件还展现出优异的运行稳定性，在1个太阳光照强度下于最大功率点持续运行1000小时后，仍能保持初始效率的90%左右。

其中，经优化设计的DCA-1F单分子膜表现尤为突出，借助空间位阻效应与氟原子对FA⁺的特异性配位作用产生的协同效应，不仅克服了传统咔唑基单分子膜（如甲氧基取代咔唑衍生物MeO-2PACz）普遍存在的分子聚集及表面覆盖不完全等问题，还能增强单分子膜与钙钛矿活性层的界面作用，构筑均匀性更优的单分子膜层，大幅降低非辐射复合损耗。

总体而言，该研究在分子设计、界面调控方面取得协同突破，实现了器件光电转换效率与稳定性的双重提升，充分彰显了混合单分子膜（co-SAM）策略的应用潜力，有望进一步推动高效稳定钙钛矿太阳能电池的研发进程。

文献信息

Homogeneously Contacted Co-Self-Assembled Monolayer Enables over 26% Inverted Perovskite Solar Cells

Zhangtao Min, Chenxi Guo, Junjun Guo, Yuxin Kong, Xuewei Hao, Zhijie Tang, Youyong Li, Wanli Ma, Jianyu Yuan

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202528728