自组装单分子层（SAM）作为空穴传输层在高效率钙钛矿太阳能电池中得到广泛应用，通过自组装单分子层技术可显著提升钙钛矿太阳能电池性能和稳定性。然而，SAM在基底上的覆盖程度和分布不均匀限制了器件性能的进一步提升。

SAM分子由锚定基团、连接基团和末端基团组成，其锚定过程对于器件的界面电荷转移特性至关重要。不稳定的SAM可以被强极性溶剂解吸，导致漏电流，降低器件的效率。同时由于膦酸基的弱溶解性和与金属氧化物的不充分化学键合的限制，带有膦酸基的SAM难以完全覆盖纹理基底。尤其对于SAM（MeO-2PACz: [2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]磷酸），科研人员发现其在基底上存在非均匀分布和较差的表面润湿性，导致覆盖度不够理想。

在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学所绿色印刷实验室宋延林课题组采用混合SAM策略，通过[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸（MeO-2PACz）与全氟三丙胺（FC-3283）结合，增强与MeO-2PACz之间的键合相互作用，减少MeO-2PACz聚集，从而改善并提高SAM的覆盖程度。混合SAM能够加速载流子传输，促进钙钛矿晶体的生长，调节SAM表面能级，并减少非辐射复合。基于混合SAM的器件获得了25.70%的光电转化效率（经第三方认证为25.60%），并具有良好的稳定性，在ISOS-L-1和ISOS-L-2条件下，器件能够保持初始效率的90%长达1000小时和180小时。该研究工作通过分子共混策略优化SAM空穴传输材料在基底覆盖度与均匀性，为实现高效稳定的反式钙钛矿光伏器件提供了重要的科学依据。相关研究成果近日发表于Angewandte Chemie International Edition期刊上（Angew.Chem. Int. Ed.,2025,e202423827）。第一作者是硕士研究生张希文与汪洋副研究员，通讯作者是宋延林研究员与汪洋副研究员。

混合SAM提高MeO-2PACz基底覆盖度

绿色印刷实验室

2025年1月26日