徐保民&任广禹PCE突破30%！氢键网络的SAM助力高效全钙钛矿TSCs

主要内容

空穴选择性自组装单分子层（SAM）虽已推动钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能提升，但其分子间相互作用过强，易引发不良分子自聚集现象，且导致界面接触性能薄弱。针对这一关键瓶颈，南方科技大学徐保民、XingzhuWang与香港城市大学任广禹等人开展系统性研究，设计了一种基于双咔唑的二聚体结构，将酰胺单元作为双氢键供体与受体引入其中，成功构建起分子内部及分子与透明导电氧化物间的氢键网络。该设计可有效促进分子均匀排布与能级良好对齐，最大限度降低空穴传输损耗，显著提升器件界面稳定性。

基于此分子设计，带隙1.77eV的PSCs实现了21.56%的光电转换效率，开路电压达1.35V，填充因子为85.76%；该策略同样适用于带隙1.56eV的PSCs，器件效率达26.80%（经电流密度-电压（J-V）扫描认证效率为26.57%，300s稳态测试效率为25.92%）。最值得关注的是，依托该设计制备的集成化全钙钛矿叠层太阳能电池（TSC）效率达30.19%（经J-V扫描认证效率为29.38%，120s稳态测试效率为28.40%），实现了高效稳定叠层器件的重大突破。

该团队的研究证实，将酰胺单元与双咔唑基二聚体结构结合设计的新型SAM，可通过构建多样化氢键网络实现分子更均匀组装，兼具优异的性能调控效果与广泛普适性。该策略不仅在1.56eV、1.68eV及1.77eV不同带隙的PSCs中均表现出良好适配性，更助力实现了全钙钛矿TSC效率突破30%的技术跨越，充分彰显了该分子设计策略在开发高稳定性、高效率钙钛矿光伏器件方面的重要应用潜力，为钙钛矿光伏技术的产业化推进提供了新思路。

文献信息

Self-assembledmoleculeswithhydrogen-bondnetworksenableefficientall-perovskitetandemsolarcells

DengWang,ZhixinLiu,Zhi-WenGao,XiaLei,PeideZhu,JieZeng,QianLi,LidaWang,ZhenZhang,MengGu,SiruHe,YuqiBao,QingLian,JingbaiLi,ZonglongSong,YintaiXu,DangyuanLei,XingzhuWang,AlexK.-Y.Jen&BaominXu

https://www.nature.com/articles/s41560-026-01964-4