李耀文&黄鹏Angew：分子扭转策略，钙钛矿电池效率26.26%稳性跃升|太阳能电池|应力|苯基|钛矿|黄鹏(明朝)

主要内容

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的长期稳定性，仍受限于热加工过程及波动运行条件引发的本征应力。为此，苏州大学李耀文与西南交通大学黄鹏强强联合，带领团队跨校协同攻关，引入一种咔唑基自组装单分子层（SAM）空穴传输层 ——（6-（3,6 - 二苯基 - 9H - 咔唑 - 9 - 基）己基）膦酸（命名为 Torsioner SAM），该传输层具有热驱动的可逆苯基扭转特性。

光谱与理论研究证实，在钙钛矿沉积及实际运行涵盖的关键温度区间内，Torsioner SAM 的扭转角可实现 0.07°・K⁻¹ 的动态线性调控。这种含两个热驱动苯基单元的传输层能充当分子缓冲器，既有效释放界面失配导致的残余应力，又可缓解热激活晶格畸变，在运行温度波动时持续消散额外产生的应力，为电荷输运扫清障碍，同时抑制缺陷形成与非辐射复合。

得益于这一核心特性，团队研发的器件展现出 “高效 + 长稳” 双重优势：0.09 平方厘米小面积器件冠军效率（PCE）达 26.26%，1 平方厘米器件效率达 24.24%；稳定性方面，在 ISOS-D-2I 测试协议下经 1000 小时测试后仍保留初始效率的 91.3%，在 ISOS-T-1 测试协议下经 200 余次热循环（25–85℃）后效率保留率达 94.4%，经长时间高温运行及反复热循环后仍能维持初始性能的 90% 以上。

综上，李耀文、黄鹏联合团队的研究，通过光谱、力学及器件层面的综合分析，证实了 Torsioner SAM 中热驱动可逆苯基扭转形成的构象缓冲效应 —— 这一独特机制为解决钙钛矿器件热稳定性难题提供了全新分子设计思路。其核心价值在于同步缓解 PSCs 残余应力、提升光电性能与热相关稳定性，这些成果表明，构象工程化 SAM 是突破钙钛矿光电器件热稳定性瓶颈的极具潜力的分子策略，为实用化、高性能钙钛矿太阳能电池的发展提供了兼具创新性与实用性的技术方案。