近日，能源研究院程明教授團(tuán)隊(duì)在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)雜志上發(fā)表題為“Alkyne‐Based Dual‐Function Self‐Assembled Monolayers for Efficient and Stable p-i-n Perovskite Solar Cells”的最新研究成果。江蘇大學(xué)為第一完成單位，能源研究院博士研究生夏子洋為第一作者，陳承研究員、程明和韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)研究院（UNIST）Sang Il Seok院士為論文的共同通訊作者。
納米尺度自組裝單分子層（SAMs）是倒置（p-i-n）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中關(guān)鍵的新型空穴傳輸層，其性能直接影響器件的空穴提取效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳統(tǒng)以苯環(huán)或碳碳雙鍵為連接基團(tuán)的SAMs材料存在固有缺陷：苯環(huán)易發(fā)生扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致π電子離域中斷，碳碳雙鍵易出現(xiàn)順?lè)串悩?gòu)和熱降解，從而引發(fā)電荷復(fù)合和器件老化。針對(duì)這一技術(shù)瓶頸，本研究率先創(chuàng)新性地引入線(xiàn)性、剛性的炔基作為連接基團(tuán)，開(kāi)發(fā)出新型SAM材料ABT，實(shí)現(xiàn)了三大性能突破：首先，連續(xù)π電子離域顯著增強(qiáng)了垂直方向的空穴傳輸能力；其次，高鍵解離能和剛性結(jié)構(gòu)有效抑制了分子熱致構(gòu)象畸變和降解；最后，增強(qiáng)的分子偶極矩可精確調(diào)控ITO電極功函數(shù)，降低空穴提取勢(shì)壘。基于A(yíng)BT的器件實(shí)現(xiàn)了26.19%的光電轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)于傳統(tǒng)無(wú)炔基SAM材料BT（24.92%），在同類(lèi)型SAM材料中處于領(lǐng)先水平。更重要的是，ABT器件表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性提升：在85°C老化2000小時(shí)后仍保持80.6%的初始效率，T??壽命超過(guò)500小時(shí)，其穩(wěn)定性較傳統(tǒng)BT材料提高近一倍。
該研究不僅提供了一個(gè)性能優(yōu)異、穩(wěn)定性好的單分子自組裝材料，更建立了一種合理的分子設(shè)計(jì)策略，有助于提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和耐久性。研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金（Grants 22279046, 22179053）和江蘇省優(yōu)秀青年基金（BK20220112）的資助。（能源研究院）
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202525646
