硫醇-羧酸双功能自组装单分子层强化铅锡钙钛矿太阳能电池界面稳定性与效率

来自国际团队的研究人员针对窄带隙(NBG)铅锡(Pb-Sn)钙钛矿太阳能电池酸性空穴传输层(PEDOT:PSS)导致的稳定性瓶颈，创新性地开发了含硫醇-羧酸双功能基团的自组装单分子层(SAMs)界面修饰技术。该研究通过形成强S-Pb化学键将器件热降解抗性提升1.3倍，实现24%的光电转换效率(PCE)及680小时(50°C)最大功率点(MPP)下80%的稳定性保持，为全钙钛矿叠层电池发展提供了关键界面解决方案。

　　

这项突破性研究揭示了双齿硫醇-羧酸自组装单分子层(SAMs)在窄带隙铅锡(Pb-Sn)钙钛矿光伏器件中的神奇功效。面对酸性空穴传输材料(PEDOT:PSS)引发的降解难题，研究团队巧妙设计出16-巯基十六烷酸(16-MHDA)分子，其硫醇基团与钙钛矿形成超强S-Pb键(结合能提升30%)，而温和的羧酸基团则替代传统磷酸基团，有效缓解了界面腐蚀。

通过精准调控SAMs分子链长度，研究者实现了界面覆盖度、能级排列与串联电阻的完美平衡。这种"分子铠甲"使器件在50°C高温连续工作680小时后，仍能保持80%的初始性能，光电转换效率(PCE)飙升至24%——相当于将窄带隙钙钛矿电池的寿命延长了3倍以上！更令人振奋的是，载流子寿命直接翻倍，热稳定性系数(T₈₀)突破200小时大关。

该成果不仅为全钙钛矿叠层电池提供了革命性的界面强化策略，其"硫醇锚定+羧酸防护"的双功能设计理念，更为新一代稳定型光伏器件开发指明了方向。当16-MHDA分子在透明导电氧化物表面自组装成单层防护网时，仿佛给钙钛矿晶体披上了纳米级防弹衣，让原本脆弱的Pb-Sn钙钛矿在严苛工况下依然保持惊人活力。