Nat Commun：抗聚集自组装单分子层实现高性能、可扩展钙钛矿太阳能电池

稳定的自组装单分子层（如(2-(9H-咔唑-9-基))乙基膦酸，简称2PACz）对于降低高性能钙钛矿太阳能电池的界面能量损失至关重要。然而，SAM在埋底界面固有的聚集倾向会限制器件性能。

本研究瑞士洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin、东南大学李桂香、扬州大学王爱丽、李绿洲和丁建宁等人提出一种表面活性剂辅助策略，通过功能化十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）来抑制2PACz的聚集。利用CTAB独特的静电势分布，其与2PACz发生非键合相互作用。理论和实验表征证明，这种作用促进了2PACz在基底上的均匀分散和锚定，从而形成具有高表面电势和优异覆盖度的SAM层。此外，基于CTAB修饰SAM的钙钛矿薄膜表现出增强的结晶度、降低的陷阱态密度以及提升的空穴提取效率。因此，采用p-i-n结构的钙钛矿太阳能电池实现了26.20%的光电转换效率（活性面积0.072 cm²）。放大组件效率达到22.34%（面积22.96 cm²），证明了该策略的可扩展性。

此外，集成抗聚集SAM的器件表现出优异的稳定性，在最大功率点跟踪800小时后以及在65°C老化1000小时后，分别保持初始效率的80%和90%以上。

研究亮点：

1. 创新性策略：首次引入非自组装、非导电的常规阳离子表面活性剂CTAB作为调节剂，通过静电非键相互作用有效抑制了经典空穴传输SAM材料（2PACz）的分子聚集，实现了高质量、高覆盖度单分子层的制备。

2. 卓越器件性能：CTAB修饰的SAM优化了界面能级排列与钙钛矿结晶，使反式（p-i-n）钙钛矿太阳能电池效率提升至26.20%，填充因子高达86.45%，并显著降低了滞后效应和非辐射复合。

3. 优异的可扩展性与稳定性：该策略成功应用于大面积组件（22.96 cm²），效率达22.34%，证明了其良好的工艺兼容性与可扩展潜力。器件在最大功率点追踪和高温老化测试中展现出卓越的操作稳定性。

Gong, A., Liu, C., Yang, J. et al. Field-effect passivation for minimized voltage loss in highly efficient antimony selenosulfide solar cells. Nat Commun 16, 11082 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67334-y

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