Alex K.-Y. Jen&王行柱&徐保民Nat Energy：氢键网络调控自组装分子实现高效全钙钛矿叠层太阳能电池

空穴选择型自组装分子（SAMs）提升了钙钛矿太阳能电池的性能，但其过强的分子间作用常导致分子自聚集和界面接触不良。

本研究香港城市大学Alex K.-Y. Jen、南方科技大学王行柱和徐保民等人设计了一种基于双咔唑结构的二聚体分子，引入酰胺基团作为双氢键给体与受体，在分子内部及与透明导电氧化物之间形成多维氢键网络。该设计促进了分子均匀排布与能级对齐，减少了空穴传输损失并增强了界面稳定性。基于此，1.77 eV宽带隙钙钛矿电池实现了21.56%的效率（开路电压1.35 V，填充因子85.76%）。该策略也适用于1.56 eV电池，效率达26.80%（认证效率26.57%）。

最终，集成的全钙钛矿叠层太阳能电池效率达到30.19%（认证效率29.38%），展现了该分子设计策略在高效稳定钙钛矿光伏中的巨大潜力。

研究亮点：

1. 创新的氢键网络分子设计：在双咔唑二聚体结构中引入酰胺基团，构建“分子内-分子间-界面”多维氢键网络，有效抑制了SAMs的自聚集，实现分子层的均匀、致密覆盖。

2. 宽带隙电池性能突破：基于氢键网络调控的SAMs，1.77 eV宽带隙钙钛矿电池效率达21.56%，开路电压-填充因子乘积接近肖克利-奎伊瑟极限，为叠层电池提供高效顶电池。

3. 全钙钛矿叠层效率突破30%：将优化后的SAMs应用于全钙钛矿叠层电池，实现认证效率29.38%，稳态输出效率28.40%，是目前报道的全钙钛矿叠层电池最高效率之一，且器件在连续光照下展现出良好稳定性。

Wang, D., Liu, Z., Gao, ZW. et al. Self-assembled molecules with hydrogen-bond networks enable efficient all-perovskite tandem solar cells. Nat Energy (2026).

https://doi.org/10.1038/s41560-026-01964-4

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。