自组装单分子层（SAM）已成为高效钙钛矿太阳能电池（PSC）中不可或缺的空穴选择性接触层。然而，通过湿法沉积形成致密均匀的SAM仍面临挑战，主要源于SAM分子的自聚集和化学吸附驱动的基底锚定这两个热力学竞争过程。
本文大连理工大学刘国震和史彦涛等人提出了一种利用预吸附的精氨酸（Arg）作为离子键介体，实现快速可控SAM组装的策略。预锚定在氧化镍（NiOₓ）上的Arg分子通过离子键作用减弱SAM分子的两亲性，同时作为空间屏障抑制其自聚集。该策略兼容旋涂和刮涂工艺，可实现[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸高质量SAM的快速可控组装。此外，Arg的极性胍基尾端钝化钙钛矿埋底界面缺陷，同时增强与钙钛矿层的界面耦合，提高了机械稳定性和电接触性能。
基于这些协同效应，小面积器件（0.049 cm²）和大面积组件（64.68 cm²）分别实现了26.67%和21.05%的高效率。器件还表现出卓越的运行稳定性，在ISOS-L-2协议下连续最大功率点跟踪1700小时后仍保持93%的初始效率。
文章亮点
- 提出预锚定精氨酸（Arg）作为离子键介体，实现SAM快速可控组装，有效抑制了SAM分子自聚集，显著提升单分子层覆盖度和均匀性，兼容旋涂与刮涂大面积制备。
- Arg多功能修饰优化埋底界面性能：其胍基基团钝化未配位Pb²⁺缺陷，增强界面耦合，提高机械附着力，同时调节表面亲水性促进钙钛矿均匀结晶，减少非辐射复合。
- 器件效率与稳定性同步突破：小面积反式PSC效率达26.67%，大面积组件（64.68 cm²）效率达21.05%；未封装器件在85°C持续光照下1700小时后仍保持93%初始效率，展现出极强的工作稳定性。
Z. Lv, Z. Wang, G. Liu, et al. “ Pre-Anchored Ionic Bond Mediators Enabling Controllable Monolayer Assembly for High-Performance Perovskite Solar Cells and Modules.” Adv. Mater. (2025): e13600.
https://doi.org/10.1002/adma.202513600
