高性能倒置钙钛矿太阳能电池：含杂原子多功能螺环自组装单分子层的设计与应用

为解决倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)中空穴传输层与钙钛矿界面缺陷问题，研究人员创新开发了含氧(Spior-O)和含硫(Spiro-S)螺环自组装单分子层(SAMs)。通过杂原子与Pb2+的配位作用显著提升钙钛矿薄膜质量，Spiro-S器件实现25.75%的认证效率并展现优异的环境稳定性，为高效稳定PSCs提供了新型界面工程策略。

　　

在倒置结构钙钛矿太阳能电池(PSCs)的研发中，科学家们巧妙运用"分子乐高"思维，设计出两种含杂原子的螺环自组装单分子层(SAMs)——分别引入氧原子的Spiro-O和硫原子的Spiro-S。这些分子就像精密的纳米级脚手架，其独特的正交空间构象有效阻断了分子间的π-π堆积，犹如在电极表面铺就了一张均匀的电子传输网络。

更令人称道的是，杂原子上的孤对电子化身"分子镊子"，与钙钛矿中的Pb²⁺形成配位键，不仅大幅提升了钙钛矿薄膜的结晶质量，还完美修复了界面处的"晶格伤口"。理论计算与实验数据共同揭示，含硫的Spiro-S展现出更强的"金属捕获"能力，引导钙钛矿形成近乎完美的晶体结构。

这种"双管齐下"的界面工程策略收获惊人成效：基于Spiro-S的器件在实验室条件下斩获25.75%的光电转换效率(认证效率25.19%)，未封装器件在室温存放1200小时后仍保持92%的初始性能，堪称效率与稳定性的"双料冠军"。这项研究为开发新一代高效稳定光伏器件提供了极具价值的分子设计范式。