熊健&张坚&王钢AFM:分子间耦合增强氧化镍基倒置钙钛矿太阳能电池中自组装空穴传输层的稳定性与性能

采用磷酸基自组装单分子层（SAMs）修饰的氧化镍（NiOx）空穴传输层，是解决氧化镍基反式钙钛矿太阳能电池（IPSCs）埋底界面问题的一种极具潜力的策略。然而，自组装单分子层的效能受分子聚集、强酸性及锚定不稳定性的制约，其界面修饰性能也因此受到限制。

本文桂林电子科技大学熊健、张坚&湖南文理学院王钢等人创新性地采用分子间偶联策略，首次设计将三苯胺（TPA）基硼酸分子（MeO-TPABA）作为偶联剂，与MeO-2PACz分子实现分子整合形成杂化自组装单分子层（H-SAMs），并将其应用于氧化镍/钙钛矿界面的修饰。MeO-TPABA所赋予的多方向π-π相互作用及更强的共轭结构特性，可有效抑制MeO-2PACz分子的聚集行为，同时提升界面电荷传输动力学性能。此外，这种分子间偶联策略可将单分子的单点锚定模式转化为二维偶联分子层的多点锚定模式，并增强自组装单分子层锚定基团的结合强度，从而显著提高分子的锚定密度与稳定性。得益于该策略，杂化自组装单分子层能够改善阳极界面接触、促进载流子传输、提升钙钛矿薄膜质量并降低残余应力，基于此策略下的器件最终实现了26.18%的光电转换效率并在热、湿度及光照条件下均展现出优异的稳定性。

研究亮点：

1、创新分子间偶联策略：MeO-TPABA的多方向苯环与MeO-2PACz形成π-π相互作用，有效抑制分子聚集，提升了SAMs的锚定密度，且显著增强抗极性溶剂冲洗和热稳定性，解决了传统SAMs分子聚集、锚定不稳定、强酸性腐蚀基底的关键问题。

2、多维度性能协同优化：H-SAMs修饰实现了电荷传输-薄膜质量-界面稳定性的协同提升，空穴迁移率和电导率较纯NiOX有较大提升；钙钛矿薄膜残余应力显著降低，缺陷态密度减少一个数量级；器件最优光电转换效率（PCE）达 26.18%，跻身溶液法制备的杂化SAMs修饰NiOX基反式钙钛矿太阳能电池（IPSCs）最高效率行列。

3、全溶液法工艺兼容：所有功能层（包括空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层）均通过溶液法制备，无需真空蒸发或磁控溅射等复杂工艺，大幅降低器件制造成本，符合工业化量产需求，为钙钛矿太阳能电池的实用化提供了兼具性能与可扩展性的解决方案。

Qiaofei Hu, Zhen He, Gang Wang，et al.“Intermolecular Coupling Reinforces Self-Assembled Hole-Transport Layers Stability and Performance in NiOX-based Inverted Perovskite Solar Cells.”Advanced Functional Materials (2026): e26993.

https://doi.org/10.1002/adfm.202526993

学术交流QQ群

知光谷光伏器件学术QQ群：641345719

钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信

为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。