近日，我校电子信息学院2024级研究生宋稳君以第一作者身份在材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19）上发表题为“Cooperative Self-Assembled Monolayers for MinimizingVoltage Losses in Inverted Perovskite Solar Cells”的研究论文，通讯作者为周勤特聘副教授、严文生教授以及中国科学院福建物质结构所高鹏研究员，杭州电子科技大学为第一署名单位。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202531060
当前反式（p-i-n）钙钛矿太阳能电池（PSCs）因可规模化制备、稳定性优、适配叠层电池等成为研究热点，Me-4PACz SAM材料是主流使用的空穴传输层，但其存在两大核心问题：一是Me-4PACz分子自聚集导致其在NiOx基底上的覆盖不足，导致钙钛矿太阳能电池存在严重的漏电流现象；二是钙钛矿埋底界面钝化缺陷不足，非辐射复合损失大，限制开压、效率和稳定性的提升。
针对该类电池空穴传输层中自组装单分子（SAM）材料分布不均、易导致钙钛矿薄膜质量下降的关键难题，研究团队提出了一种协同自组装单分子（Syn-SAM）策略。在NiOx/Me-4PACz复合空穴传输层基础上，创新性地引入4-三氟甲基苯甲酰胺（4-TB）分子，它与经典的Me-4PACz分子共组装形成协同SAM。研究发现，4-TB分子的苯环能与Me-4PACz产生强烈的π-π堆叠相互作用，诱导二者形成有序的平行堆叠结构，这不仅增强了界面偶极，还使其中的羰基官能团能够有效钝化钙钛矿底部的未配位铅离子缺陷。这种协同效应显著提升了钙钛矿薄膜的结晶质量，并大幅抑制了埋底界面处的非辐射复合损失。
得益于协同SAM策略对钙钛矿埋底界面的精准优化，基于该策略制备的倒置钙钛矿太阳能电池实现了25.27%的光电转换效率，开路电压高达1.194 V。同时，器件展现出优异的运行稳定性，在85℃高温老化770小时后及持续光照超过1300小时后均能保持良好的稳定性。该协同SAM策略在宽带隙（1.82 eV）钙钛矿太阳能电池中也取得了19.44%的效率，展示了其良好的普适性，为提升钙钛矿光伏器件性能与稳定性提供了新的设计思路。
该成果由我校电子信息学院严文生教授团队领衔完成，团队在钙钛矿太阳能电池界面调控、稳定性改善等方向取得了多个创新成果，已指导多名学生在Advanced Functional Materials、Chemical Engineering of Journal、Nano Energy等国际高水平期刊上发表论文。
