武汉大学王植平Nat Energy：分子工程化的电子选择性自组装单层增强倒置钙钛矿太阳能电池中的准费米能级分裂

最大化准费米能级分裂对于实现钙钛矿太阳能电池的高光电压至关重要。传统的优先考虑在钙钛矿/富勒烯界面快速提取电荷的策略，可能会耗尽界面载流子种群，从而限制准费米能级分裂和光电压。

本研究武汉大学王植平等人证实合理的界面设计有利于减缓提取速率，在最大程度减少非辐射复合的同时，保持界面载流子。我们引入了一种分子工程化的电子选择性自组装单层——3PDPA，置于钙钛矿/C60界面。3PDPA减缓了电子提取，锚定了配位不饱和的铅离子，并与FA阳离子形成稳定的六元氢键环，实现了稳健的钝化和优异的化学稳定性。3PDPA还能与C60发生π-π相互作用，改善界面接触并减少电势波动。

采用3PDPA的倒置结构电池在1.53电子伏特带隙下实现了26.82%的效率，在1.77电子伏特带隙下实现了21.2%的效率，并且在ISOS-L-3老化测试条件下，T90寿命约为1000小时。

研究亮点：

1. 颠覆传统策略，提出“慢提取”新思路
   本研究挑战了传统上追求快速电荷提取的范式，通过分子设计引入3PDPA自组装单层，有意减缓电子从钙钛矿向C60的提取速率，从而在界面处保留更高的载流子浓度，显著提升了准费米能级分裂和开路电压。

2. 多重界面调控，实现高效钝化与有序生长
   3PDPA分子通过磷酸基团与钙钛矿表面的铅离子配位，同时与FA阳离子形成六元氢键环，实现双模式钝化；其平面芳香结构还能与C60形成π-π堆积，诱导富勒烯层有序生长，显著降低界面电势波动和非辐射复合。

3. 高效率与高稳定性兼备
   在1.53电子伏特带隙器件中实现了26.82%的认证级效率，1.77电子伏特宽带隙器件效率达21.2%；在严苛的ISOS-L-3老化条件下，T90寿命长达1000小时，展现了优异的运行稳定性，优于传统铵盐钝化材料。

Li, M., Yang, Y., Li, S. et al. A molecularly engineered electron-selective self-assembled monolayer enhances quasi-Fermi level splitting in inverted perovskite solar cells. Nat Energy (2026).

https://doi.org/10.1038/s41560-026-02025-6

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