物质学院宁志军团队构建金属离子交联自组装空穴选择层

近日，上海科技大学宁志军团队开发了一种“金属离子交联自组装分子层”的空穴选择层结构（MiLSAM），显著增强界面结构的稳定性，实现高效、高稳定性、长寿命的钙钛矿太阳能电池器件构建。成果发表于国际学术期刊《化学》（Chem）。

钙钛矿太阳能电池是第三代光伏技术的重要代表，具有优异光电性能与低成本制造潜力，在太阳能利用领域具备广阔应用前景。其中，反式钙钛矿电池效率的持续提升，关键依赖小分子自组装单层空穴选择层（SAM）对空穴的高效提取与界面优化作用。当前SAM 空穴传输层仍面临均匀性与稳定性不足的核心问题：溶液法制备的薄膜难以在衬底上实现均匀致密覆盖，易造成漏电、能量损失并限制大面积器件效率；同时，SAM与钙钛矿薄膜间作用力较弱，在光热环境下易发生脱吸附与聚集，直接降低器件稳定性与使用寿命。

宁志军团队创新提出金属离子交联自组装分子层（MiLSAM），用以替代传统SAM作为空穴选择接触层。该策略利用金属离子与 SAM 分子形成多重配位键，构建稳定交联网络，有效抑制分子脱附与自聚集；同时通过多层吸附改善薄膜覆盖均匀性，减少不良接触与非辐射复合，保障高效空穴提取并延缓钙钛矿界面电荷诱导降解，全面提升器件稳定性。基于该策略制备的反式小面积器件实现了最高26.7%的光电转换效率，并在面积为1cm²的器件中获得25.75%的效率。同时，MiLSAM基器件还表现出优异的热稳定性，在符合ISOS-L-3协议的加速老化条件下测试1000小时后仍能保持初始效率的近90%。本研究构建了一种高效稳定的空穴选择层，在延长器件整体使用寿命方面可发挥关键作用，为构建高效稳定的钙钛矿光伏器件提供了一条极具应用前景的新途径。

图1：MiLSAM空穴选择接触层的制备与分析

本工作以上海科技大学为第一单位，宁志军教授为通讯作者，博士生周炜为第一作者。

论文标题：A metal-ion-linked self-assembled molecular layer as a robust hole-selective contact for perovskite solar cells

论文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929426000318