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不均匀的空穴选择性自组装分子层（SAMLs）通常源于锚定基团与金属氧化物之间的结合不足，尤其是在制备单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池（P/S-TSCs）时，疏水性咔唑增加了高质量钙钛矿薄膜的制备难度。

为此，中国科学院福建物构所高鹏、宣城先进太阳能技术研究所Enbing Bi、张江实验室Dongdong Li等人开发了一种基于倒置咔唑核心的双齿锚定超润湿芳香族SAM作为空穴选择性层（HSL），命名为((9H-咔唑-3,6-二基)双(4,1-亚苯基))双(膦酸)（2PhPA-CzH）。双膦酸锚定增强了吸附能力，实现了高效的空穴提取和传输，而倒置取代的咔唑环提供了超润湿底层，使得钙钛矿薄膜具有高质量和最小化的能量失配。优化后的宽带隙（1.68 eV）钙钛矿太阳能电池（PSCs）实现了22.83%的功率转换效率（PCE），并在湿热条件（ISOS-D-3，85% RH，85°C）下表现出优异的稳定性（T90超过1000小时）。

此外，2PhPA-CzH功能化的复合层扩展至亚微米金字塔纹理SHJ，制备的P/S-TSCs在1 cm²活性面积上实现了32.19%的效率（认证效率31.54%），同时保持了出色的光稳定性。

文章亮点总结

创新分子设计：通过双齿锚定和倒置咔唑核心设计的新型SAM（2PhPA-CzH），显著提升了空穴提取能力和薄膜润湿性，解决了传统SAM在粗糙表面吸附不均的问题。

  1. 高效稳定性能：宽带隙钙钛矿太阳能电池实现22.83%的PCE，湿热稳定性超过1000小时；叠层电池效率突破32.19%，为商业化应用提供了重要参考。

  2. 界面能量调控：2PhPA-CzH通过增强分子偶极矩和界面电荷转移，优化了能级对齐，减少了非辐射复合损失，为高效叠层器件设计提供了新思路。

Achieving 32% Efficiency in Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells with Bidentate-Anchored Superwetting Self-Assembled Molecular Layers

Chi Li, Yong Chen, Yuheng Li, Zhewei Zhang, Jing Yang, Yao Wang, Lijie Gong, Zhen Yuan, Lusheng Liang, Siyi Liu, Yongxin Zhu, Chongyan Lian, Mustafa Haider, Tie Guo, Xiaohua Xu, Dongdong Li, Enbing Bi, Peng Gao

First published: 02 April 2025

https://doi.org/10.1002/ange.202502730

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