空穴

自组装单分子层已成为钙钛矿太阳能电池中一类重要的界面材料，能够调控能级、提升电荷提取效率，并改善器件效率与稳定性。其中，基于膦酸的自组装单分子层因其可与透明导电氧化物形成共价键，作为超薄、透明且可调控的空穴传输层而备受关注。解决这些挑战是将SAMs推向商业化钙钛矿太阳能产品的关键。

论文概览近年来，倒置钙钛矿太阳能电池在自组装分子使用方面效率迅速提高。技术亮点锚定强化：引入富羟基ITO纳米颗粒作为中间层，通过稳固的化学键合有效“锁住”自组装分子空穴传输层，从根本上抑制其在溶剂处理与长期运行中的脱附问题。通过计算P/Sn元素比，进一步评估了PSCs老化过程中SAM的脱附情况。如图4a所示，ITO/INPs/SAM基底上的钙钛矿显示出比ITO/SAM基底上的更强的PL猝灭，表明孔导电性更高，这归因于在钙钛矿涂覆过程中抑制了SAM的脱附。

近年来，随着自组装分子的应用，倒置钙钛矿太阳能电池的效率迅速提升，但SAM分子易脱附的问题严重制约了器件稳定性。本研究华东师范大学李晓东和方俊锋等人引入功能化的氧化铟锡纳米颗粒，以促进并增强SAM在基底上的自组装。与ITO基底上传统物理吸附、易脱附的OH不同，INPs上的OH基团键合稳定，能耐受溶剂冲洗和长期老化，从而抑制器件老化过程中SAM的脱附。

钙钛矿材料因其固有的机械柔性和轻量特性，在超柔性太阳能电池中具有极大的应用前景。虽然NiOX在刚性倒置钙钛矿太阳能电池的制备中引起了广泛关注，但仍需钝化策略以提高NiOX/钙钛矿界面的稳定性，并进一步调节能级以获得更好的性能。u-FPSCs的结构和性能使用NiOX/2PACz作为空穴传输层的超柔性钙钛矿太阳能电池配置示意图。在AM1.5G氙灯照射下，使用干燥氮气流测量的超柔性钙钛矿太阳能电池的功率输出。

上海交通大学戚亚冰团队研究证实，在氧化铟锡透明聚酰亚胺基板上联合使用氧化镍与膦酸自组装单分子层作为空穴传输材料，可显著提升器件稳定性。研究意义攻克稳定性瓶颈：首次实现超柔性钙钛矿电池在空气中T80超过260小时的突破性稳定性，为柔性器件的实际应用扫除关键障碍。深度精度1.本研究成功制备了基于NiOX/2PACz双分子层空穴传输结构的超柔性钙钛矿太阳能电池。

2025年11月14日上海交通大学戚亚冰于Joule刊发双空穴传输层用于超柔性钙钛矿太阳能电池具有前所未有的稳定性的研究成果，本研究表明，在氧化铟锡（ITO）涂覆的透明聚酰亚胺基底上，采用氧化镍和[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸（2PACz）自组装单层作为空穴传输材料，可以显著提高器件的稳定性。该策略使得器件的效率达到20.3%，并在惰性条件下保持1200小时的稳定功率输出。此外，集成15 nm Al₂O₃ 湿度屏障后，在空气中放置130小时后，效率仍保持90%，且比功率(27.2 W/g) 不受影响，从而为超柔性太阳能电池建立了创纪录的环境稳定性。

钙钛矿太阳能电池是一种有前景的薄膜光伏器件，可实现高达27.3%的功率转换效率。由氧化镍和Me-4PACz组成的空穴传输层在这些器件中被广泛使用。此外，它们还可以用于与其他太阳能电池制备叠层电池。空穴传输层对PSCs极为重要，HTL自身的性能与稳定性具有重要意义。NiOx具有高透光率，其纳米颗粒稳定性优良。同时，使用NiOx的PSC仅保持初始PCE的62.9%。

在低温加工下的碳基钙钛矿太阳能电池因其增强的稳定性和经济高效性而受到关注。然而，这些优点往往被器件性能下降所抵消，主要原因是空穴传输层与碳电极之间的电荷传输效率低。箭头表示空穴传输的方向。有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池在过去十年中其光电转换效率经历了显著提升，从3.8%上升至27.0%。此外，Spiro-OMeTAD与碳电极之间的接触不良限制了界面电荷转移，导致器件性能下降。

柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层电池为实现高效、轻量化光伏提供了可行路径，但如何同时实现高效率和机械耐久性仍是一大挑战。该分子重构有效抑制了分子间π-π堆积，实现了均匀的选择性接触层和高质量的钙钛矿薄膜。柔性叠层效率创纪录：0.091cm柔性钙钛矿/CIGS叠层电池认证效率达25.5%，厘米级器件认证效率达24.3%，均为当前柔性两端叠层最高水平之一。

交联后的SAM在极性溶剂暴露下仍能保持结构完整性，减少了界面缺陷的形成，同时增强了载流子传输性能并改善了钙钛矿薄膜的结晶性。卓越的耐溶剂性与界面完整性：交联后的SAM在强极性溶剂处理后仍能保持高覆盖度和结构完整性，有效抑制了钙钛矿沉积过程中界面缺陷的产生，并诱导形成更大晶粒、更高质量的钙钛矿薄膜。