受自组装分子(SAM)技术进步的推动,反式钙钛矿太阳能电池得到了快速发展。然而,在基底上实现均匀的SAM覆盖仍然具有挑战性,这直接影响器件的性能和稳定性。鉴于此,2025年5月20日南开大学姜源植于Angew刊发均质自组装分子用于反式钙钛矿太阳能电池的研究成果,提出了一种具有刚性芳环结构的SAM——(4-(芘-1-基)苯基)膦酸(PhPAPy)。从头算分子动力学(AIMD)模拟表明,这种刚性限制了旋转自由度,从而促进了基底上近乎垂直的分子取向。此外,平面芘环之间的π-π相互作用增强了分子堆积,形成了均匀致密的SAM层。因此,均匀的PhPAPy有效地减少了钙钛矿与基底的直接接触,增强了界面特性,减少了埋藏界面缺陷,并提高了效率和稳定性。采用PhPAPy SAM组装的反式钙钛矿太阳能电池,经认证的反向扫描功率转换效率为26.74%,经认证的稳定功率输出(SPO)效率为26.12%(来自中国国家计量科学研究院)。在65°C和环境湿度(ISOS-L-2)下,在连续AM 1.5G照明下进行2000小时的最大功率点跟踪(MPPT)后,这些器件仍能保持其初始效率的95%。
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