近日，上海交通大学戚亚冰、南京理工大学徐勃、复旦大学梁佳、太原理工大学王华教授与上海辉纳思光电黄锦海博士等研究团队协同合作，设计并成功应用了一种新型自组装材料MBP，为锡基钙钛矿太阳能电池（TPSCs）的性能提升提供了关键性解决方案，该研究成果已发表于《自然》（Nature）期刊。
该研究的核心创新在于开发出具有多重功能的SAM材料MBP，能够在TPSCs的埋底界面实现均匀且致密的覆盖，有效改善电极与钙钛矿层之间的能级匹配，显著提升载流子提取效率。同时，MBP展现出超强的浸润性，有助于溶液法制备过程中钙钛矿前驱体的均匀沉积，减少缺陷形成。更为重要的是，该材料还能在成膜过程中释放界面应力，抑制非辐射复合，从而增强器件的结构稳定性和环境耐受性。
基于这一界面优化策略，小面积（0.04 cm²）TPSCs实现了17.89%的认证光电转换效率，反向扫描效率达17.71%，刷新了当前TPSCs领域的最高效率纪录。此外，大面积（1 cm²）器件也取得了14.40%的优异效率，同样处于国际领先水平。这一成果不仅推动了高效稳定锡基钙钛矿太阳能电池的发展，也为未来无铅光伏技术的商业化应用奠定了坚实基础。
分子设计创新点
1. 均匀的分子分布：MBP在 NiOₓ表面形成高度均匀的界面层（RMS粗糙度仅1.87 nm），远优于传统分子2PACz（6.04 nm）。
2. 能级匹配优化：MBP的HOMO能级为-4.95 eV，与锡基钙钛矿的VBM（-5.10 eV）更匹配，显著提升空穴提取能力。
3.超浸润性：MBP 表面对钙钛矿前驱液表现出超浸润性（接触角 <10°），促进均匀、无针孔的钙钛矿薄膜生长。
4.应力释放与缺陷抑制：使用MBP的器件在埋底界面几乎无残余应力，显著减少Sn⁴⁺缺陷，抑制非辐射复合。
器件性能提升
得益于SAMs材料MBP的结构优化, 基于MBP的钙钛矿器件性能得到大幅提升,主要表现在以下两个方面:
1. 破纪录的效率提升:小面积（0.04 cm²）TPSCs 实现了17.89%的认证效率（反向扫描 17.71%），是目前TPSCs领域效率最高的。大面积（1 cm²）TPSCs 也实现了14.40%的效率，同样创下纪录。
2.优异的稳定性：封装器件在空气中放置1344小时后仍保持95%以上初始效率,在持续1-sun光照下运行1550小时后仍保持94.7%效率。
结论
本研究通过精确的分子设计，针对锡基钙钛矿材料特性专门开发了一种新型自组装单分子层（SAM）材料（MBP）。该材料可在NiOₓ与锡基钙钛矿之间构建均匀、能级匹配良好、浸润性强、应力低且缺陷密度少的埋底界面，从而在器件光电转换效率、稳定性及大面积制备可行性三个方面均取得显著突破，标志着锡基钙钛矿太阳能电池（TPSCs）领域的重要进展。
文章信息
Li, T. et al. Tin-based perovskite solar cells with a homogeneous buried interface. Nature
https://doi.org/ 10.1038/s41586-025-09724-2 (2025)
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202510/16/50010332.html
