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空穴选择性自组装单分子层（self-assembled monolayer，SAM）在推动倒置结构钙钛矿太阳能电池的认证能量转换效率（PCE）达到 26.7% 的过程中发挥了关键作用。然而，SAM 的不稳定性往往会损害器件的工作性能，将其其持久稳定性，严重阻碍了实际应用。
9 月 17 日，香港城市大学任广禹教授、中国科学院深圳先进技术研究院张杰副研究员、香港岭南大学吴圣钒教授、吉林大学蒋青教授作为共同通讯作者（姜文林、曲歌平为共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Toughened self-assembled monolayers for durable perovskite solar cells 的研究论文。
该研究将实验研究与理论计算相结合，在倒置钙钛矿太阳能电池的空穴选择性自组装单分子层（SAM）增韧与耐久性方向取得重要进展。
在这项新研究中，研究团队采用可交联的共自组装单分子层（co-SAM），通过增强空穴选择性 SAM 对外部应力的构象稳定性，同时抑制自组装过程中 SAM 内部缺陷和空隙的形成。含叠氮基团的 SAM 可在热激活下形成交联且紧密排列的共自组装层，其构象热稳定且具有优选取向。这有效减少了松散 SAM 在热应力下摆动导致的基底表面暴露，从而抑制钙钛矿分解。
在此基础上，研究团队基于交联共自组装单分子层 制备的最优器件实现了 26.98% 的 能量转换效率（ PCE），认证效率高达26.92%，并展现出优异的热稳定性——在 85°C 条件下持续最大功率点运行 1000 小时后，PCE 衰减可忽略不计。在 -40°C 至 85°C 下，700 次重复热循环后仍保持超过 98.2% 的初始 PCE 值，这代表了该领域的顶尖水平。
此外，研究团队还进一步深入解析了 SAM 的降解机制，为采用高粗糙度基底的 SAM 基器件设计更稳固的埋底界面提供了指导，助力实现高效且长效的钙钛矿太阳能电池。
总的来说，该研究揭示了 SAM 基器件的不稳定性源于热老化过程中 SAM 结构的破坏，并提出了一种新型交联共 SAM 策略与原子尺度的机理解释，有助于改善 SAM 分子的分散性和构象稳定性，以解决钙钛矿太阳能电池效率难以提升的难题，同时也为其他采用高粗糙度基底的 SAM 基器件提供了解决方案，对促进其商业化应用具有重要意义。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09509-7
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