中科院孟磊Nat Commun：用于倒置鈣鈦礦太陽能電池的氧化還原改進型自組裝單分子層

倒置型鈣鈦礦太陽能電池（p-i-n pero-SCs）采用氧化鎳（NiOx）與自組裝單分子層（SAM）作為空穴傳輸層（HTL），已展現出較高的光電轉換效率（PCE）。然而，NiOx表面鎳價態的多樣性給高質量SAM HTL的構建帶來了復雜性。

為解決這一問題，本研究中國科學院化學研究所孟磊等人合成了一種新型SAM分子MeOF-4SHCz，靶向作用于NiOx表面富Ni3?區域，引發氧化還原反應。該反應產物在Ni3?富集區形成S–O–Ni鍵，而常規SAM分子MeOF-4PACz則在Ni2?區域通過P–O–Ni鍵錨定。二者以4:1（w/w）復合使用時，顯著提升了SAM在NiOx上的覆蓋度與均勻性。

基于該氧化還原改進型（ROI）-SAM HTL的倒置鈣鈦礦太陽能電池實現了26.5%的高PCE（認證效率26.28%），并在連續光照MPP條件下保持T90 > 1000小時的優異穩定性。

研究亮點：

1. 新型氧化還原靶向SAM策略：設計合成了含巰基（–SH）的SAM分子MeOF-4SHCz，特異性與NiOx表面Ni3?富集區反應，生成S–O–Ni鍵，顯著提升SAM層均勻性與覆蓋率。

2. 高效穩定兼顧：采用MeOF-4SHCz與MeOF-4PACz復合SAM作為HTL，實現26.5%的高轉換效率（認證26.28%），并大幅提升器件穩定性（T90 > 1000 h）。

3. 界面氧化抑制：MeOF-4SHCz通過還原Ni3?降低界面氧化性，抑制鈣鈦礦組分分解，從而改善界面接觸與長期穩定性。

Lan, Z., Yang, Y., Huang, H. et al. Interfacial electrostatic repulsion inhibits iodide ion migration for enhancing reverse-bias stability of perovskite solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66224-7

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