组装

自组装分子因其可调控性和低成本合成优势，成为钙钛矿太阳能电池中极具前景的空穴传输材料。研究发现，PA基团的位置显著影响SAMs的功函数，进而调控电荷收集效率与器件性能。这种分子堆叠方式的变化改变了界面电学特性与稳定性，其中面朝上构型通过增强与钙钛矿界面的结合强度，降低了串联电阻并提升了光热稳定性。本研究凸显了分子设计在优化SAMs取向与界面特性方面对提升钙钛矿太阳能电池效率与耐久性的重要性。

NiOx/自组装单分子层空穴传输双层结构已成为高性能倒置钙钛矿太阳能电池的首选架构。然而，在光热应力下，NiOx/钙钛矿界面发生的氧化还原反应会引发钙钛矿降解，严重制约了器件的长期稳定性。本文上海交通大学王言博和韩礼元等人通过在常用的咔唑类SAM中引入功能化烟酸衍生物，构建了共自组装结构。文章亮点：共自组装策略提升界面稳定性：通过引入6-HNA与6-MNA分子，有效抑制NiOx/钙钛矿界面的氧化还原反应，减少Ni、Pb和I等有害物种的生成。

空穴选择性自组装单分子层在将反式钙钛矿太阳能电池的认证功率转换效率提高到26.7%方面发挥了关键作用。鉴于此，香港城市大学AlexK.-Y.Jen，中国科学院深圳先进技术研究院张杰，岭南大学吳聖釩，吉林大学蒋青团队在期刊《Nature》发文“Toughenedself-assembledmonolayersfordurableperovskitesolarcells”采用可交联的co-SAM来增强空穴选择性SAM对抗外部应力的构象稳定性，同时抑制自组装过程中SAM中缺陷和空隙的形成。

近年来，自组装单分子层因其超薄特性、优异界面钝化能力以及可精确调控的能级，成为空穴传输层领域备受关注的新兴候选材料。然而，实现自组装单分子堆积密度、电荷传输效率与缺陷钝化之间的最佳平衡仍是一项挑战。近日，河南大学陈石团队在《NatureCommunications》期刊发表题为“Flexibilitymeetsrigidity:aself-assembledmonolayermaterialsstrategyforperovskitesolarcells”的研究论文。该研究提出了一种SAM材料协同设计策略，通过结合柔性头部基团与刚性连接基团来实现这一目标。

这一抑制作用使得SAM分子能够在不使用极性添加剂的情况下更加紧密地组装在TCO基底上。光伏电池性能与长期稳定性倒置钙钛矿太阳能电池采用不同类型的自组装单分子层进行制备，以评估其对器件性能的影响。

文章概述通过使用给体-受体共轭策略设计的稳定双自由基自组装分子，用于提升钙钛矿太阳能电池的性能。基于RS-2的PSCs实现了26.3%的光电转换效率，10.05cm微型组件效率达23.6%，钙钛矿-硅叠层器件认证效率超过34.2%。

自组装单分子层已成为高效钙钛矿太阳能电池中不可或缺的空穴选择性接触层。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作为离子键介体，实现快速可控SAM组装的策略。文章亮点提出预锚定精氨酸作为离子键介体，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。

论文概览贵州大学吕梦岚与孙艳明团队开发了两种基于噻吩扩展咔唑的自组装单分子层材料——2PAThCz与4PAThCz，作为高效空穴传输层应用于有机太阳能电池。图4：器件性能与稳定性全面评估该图系统比较了不同SAMs基有机太阳能电池的性能。结论展望该团队通过理性分子设计，成功开发出两种噻吩扩展型SAM材料2PAThCz与4PAThCz，其中4PAThCz凭借其优异的溶解性、高有序性和强界面作用，在三元有机太阳能电池中实现了20.78%的效率突破。

相比之下，2PACz的SFG信号无明显变化，说明Th-Cz的瞬态共振结构促进了高度有序的分子排列。图5：器件性能与稳定性全面评估该图系统比较了不同空穴传输层有机太阳能电池的性能和稳定性。这些结果证实了瞬态偶极策略对不同活性层和基底的广泛适用性。基于该策略的OSCs实现了20.67%的认证效率，柔性器件效率达19.63%，均创下相应体系纪录。

结论展望本研究通过构建自组装2DBAPbBr隧道结，实现了宽带隙钙钛矿太阳能电池效率与稳定性的协同突破，1.7eV器件认证效率达21.54%，室内效率超43%，为宽带隙PSCs的产业化应用提供关键技术支撑。