在镍氧化物(NiOₓ)上沉积自组装单分子层(SAMs)是实现高性能倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)的关键。然而，钙钛矿前驱体导致的SAMs溶解和再沉积会形成单分子层泄漏，引发钙钛矿降解并降低器件稳定性。
本研究西北工业大学李炫华等人提出了一种新方法，通过插入还原剂三(2-羧乙基)膦盐酸盐(TCEP)实现NiOₓ与SAMs的强耦合，构建集成化的NiOₓ-SAMs空穴传输层(HTL)。TCEP将有害的Ni⁴⁺还原为具有强空穴提取能力的Ni³⁺，同时原位形成C=O-Ni配位键和O-H-O-Ni氢键，其-COOH基团则通过膦酸酯和氢键与SAM的-PO(OH)₂连接，从而提升SAMs的致密性，增强空穴提取并减少界面非辐射复合。模拟计算表明，TCEP强耦合的HTL具有更高的吸附能，显著提升器件长期稳定性。
基于此，集成NiOₓ-SAMs HTL的器件效率高达26.34%，在1太阳光照下运行1000小时后仍保持97.5%的初始效率，在85°C氮气环境中热老化1000小时后效率保持率为90.1%。
文章亮点
强耦合界面设计：TCEP通过还原Ni⁴⁺并形成配位键和氢键，将NiOₓ与SAMs紧密结合，吸附能提升至-7.97 eV，显著增强界面稳定性。
高效空穴传输：优化后的HTL使Ni³⁺含量提升至41.3%，空穴提取能力增强，器件效率突破26.34%(认证效率25.74%)，填充因子达84.69%。
卓越稳定性：器件在高温(85°C)和持续光照下表现优异，1000小时后效率保持率分别达90.1%和97.5%，远超传统NiOₓ-SAMs器件。
H. Chen, Q. Cao, X. Pu, et al. “ Strong Coupling of NiOx and Self-Assembled Molecules via Inserted Reductant for High-Performance Inverted Perovskite Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e10553.
https://doi.org/10.1002/adma.202510553
