摘要：近年来，空穴选择性自组装分子层（SAMs）在钙钛矿太阳能电池中得到进一步开发和利用。SAMs 主要由功能基团、连接基团和锚定基团组成，可以很好的作为钙钛矿太阳能电池中的空穴选择层，不仅可以调节基底的功函数，还可以最大限度地减少寄生吸收以及消耗。因此，众多研究注
导读
近年来，空穴选择性自组装分子层（SAMs）在钙钛矿太阳能电池中得到进一步开发和利用。SAMs 主要由功能基团、连接基团和锚定基团组成，可以很好的作为钙钛矿太阳能电池中的空穴选择层，不仅可以调节基底的功函数，还可以最大限度地减少寄生吸收以及消耗。因此，众多研究注重于对于功能基团的修饰以获得更优异的性能。然而，人们对 SAM 中芳香族连接体的尺寸和排列对钙钛矿器件性能的具体影响还不甚了解。
研究内容
近日，福建物构所高鹏课题组开发了一系列基于吩噻嗪的芳香自组装分子层（Ar-SAMs），以研究不同的芳香族连接物如何影响分子堆叠、基底功函数调节和电荷载流子动力学。当作为空穴选择层（HSL）应用于钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/硅串联太阳能电池（P/S-TSCs）时，发现沿 2,6 位轴向的萘连接（β-Nap）Ar-SAM 可以形成致密且高度有序的空穴选择层，界面相互作用增强，有利于与钙钛矿薄膜实现最佳能级对齐。利用这种策略，在优化后的宽带隙（1.68 eV）钙钛矿太阳能电池实现了令人印象深刻的 21.86% 的光电转换效率 (PCE)，滞后现象几乎可以忽略不计。此外，封装器件在湿热条件（ISOS-D-2，50% RH，65°C）下表现出更高的稳定性，T91为 1000 小时。值得注意的是，基于溶液加工的微米级纹理硅异质结 (SHJ) 太阳能电池，制备的钙钛矿/硅串联太阳能电池实现了 28.89% 的效率，同时保持了出色的可重复性。这一策略为开发芳香族连接基团以提高 SAM 的空穴选择性带来了重大希望。
总结与展望
总的来说，这项工作重点强调了在高效空穴萃取 Ar-SAM 的分子设计中选择芳香族连接基团和连接方向的重要性，通过战略性地选择合适的连接基团构建 Ar-SAM，为后续开发高效稳定的 P/S-TSC 铺平了道路。
通讯作者简介
高鹏 研究员
中国科学院福建物构所
高鹏，中国科学院福建物质结构研究所研究员，博士生导师。于 2010 年毕业于德国马普高分子研究所并获得化学博士学位。2011-2015 年于洛桑联邦理工学院从事博士后工作，专注于近红外吸收染料及杂化钙钛矿材料设计合成。
2017 年 1 月筹建先进功能材料实验室（LAFM），担任研究员和课题组长，专注于用化学手段与稀土元素相结合制备新型半导体材料并应用于能源转换器件。持续获得厦门市双百人才计划，福建省百人计划等人才项目资助。累计发表 SCI 期刊原创性论文与综述 240 多篇，受邀撰写书章节 6 部。其中部分研究成果以第一/通讯作者身份发表在Joule、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Chem. Mater.、Nature Commun. 等权威期刊，多篇论文被选为期刊封面或热点论文。截止目前根据 google scholar 统计，个人 SCI H-index 为 77，文章总引用 43000 余次。2018 年-2024 年连续七年获评 Clarivate Analytics 全球交叉学科领域“高被引科学家”。
先进功能材料实验室（LAFM）长期招聘有科研热情和半导体材料合成表征经验（太阳电池，晶体管，热电等）的博士后，有仪器搭建经验者优先。课题组的信条是“探索未知，突破极限，艺术科学”。
课题组网页：https://www.x-mol.com/groups/gao peng
联系邮箱：peng.gao@fjirsm.ac.cn
文献详情：
Deciphering the Impact of Aromatic Linkers in Self-Assembled Monolayers on the Performance of Monolithic Perovskite/Si Tandem Photovoltaic
Peng Gao, Chi Li, Yong chen, Yuheng Li, Lijie Gong, Zhen Yuan, Lusheng Liang, Jinglin Chen, Paramaguru Ganesan, Yixian Zhang, Jing Ma
Angew. Chem. Int. Ed.2024
DOI：10.1002/anie.202420585
来源：化学加一点号
