Nature：分子锁“韧”化界面！26.92%认证效率+1000小时85℃极端运行

来源：知光谷发布时间：2025-09-18 11:38:43

空穴选择性自组装单分子层（SAMs）在将倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）的认证功率转换效率（PCE）提升至26.7%方面发挥了关键作用。然而，其不稳定性常常损害器件的运行性能，严重阻碍了其实际应用。

在此，中科院深圳先进技术研究院张杰、香港岭南大学吴圣帆和香港城市大学任广禹等人采用一种可交联的共SAM来增强空穴选择性SAM对外部应力的构象稳定性，同时抑制SAM在自组装过程中缺陷和空隙的形成。该含叠氮基团的SAM可通过热激活形成交联且紧密组装的共SAM，其具有热稳定的构象和优选的取向。这有效地最小化了因松散SAM在热应力下摆动而导致的基底表面暴露，防止了钙钛矿分解。这使得性能最佳的电池实现了26.92%的认证PCE，同时还具有优异的热稳定性，在85°C下进行最大功率点跟踪1000小时后衰减可忽略不计。在–40 °C至85 °C之间经过700次重复热循环后，它仍能保持>98%的初始PCE，代表了该领域的顶尖水平。

这项工作提供了对SAM降解机制的深入理解，以指导为采用高粗糙度基底的SAM基器件设计更坚固的埋底界面，从而实现高效且耐用的钙钛矿太阳能电池。

文章亮点

首创可交联共SAM策略：设计了一种含叠氮基团的客分子SAM（JJ24），可热激活与主SAM（CbzNaph）的烷基链形成共价交联，显著增强SAM层在热应力下的构象稳定性和基板覆盖度，有效防止钙钛矿与导电氧化物（TCO）直接接触导致的分解。
认证效率与稳定性双双突破：基于交联共SAM的冠军倒置PSC获得了26.92%的认证效率（第三方认证）。封装器件在85°C、70-80%相对湿度的严苛条件下连续运行1000小时后效率几乎无衰减，并在-40°C至85°C的700次热循环后仍保持98.2%的初始效率，代表了当前高效长效PSC的最高水平。
机理深刻且普适性强：通过实验和理论计算揭示了传统SAM因柔性链节热摆动导致界面暴露的降解机制。该交联策略被证明可普适性地应用于其他多种SAM分子（如4PACz、CbzPh、CbzBT），均能显著提升器件性能和稳定性，为解决SAM基器件的共性稳定性难题提供了通用方案。