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Self-assembled monolayers for perovskite solar cells

自組裝單分子層在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用

作者介紹：

Weifei Fu ^a b, Ahmed I.A. Soliman ^a c, Yiran Zheng ^a, Yu Zhou ^a, Yiqing Zhang ^a, Shiqi Shan ^a, 

Hongzheng Chen ^a b *

a State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials, Department of Polymer

 Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, 310058, China

b Zhejiang University Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Hangzhou, 

311200, China

c Chemistry Department, Faculty of Science, Assiut University, Assiut, 71516, Egypt

https://doi.org/10.1016/j.revmat.2025.100017

文章介紹：

由于其高性能、低成本和簡(jiǎn)便的制造工藝，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PVSCs）成為最具前景的新一代太陽(yáng)能技術(shù)之一。在過(guò)去幾年里，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率（PCE）已快速提高至27.0%。進(jìn)一步提高器件的性能并增強(qiáng)其穩(wěn)定性對(duì)其商業(yè)化至關(guān)重要。優(yōu)化PVSCs中界面屬性，例如電極/鈣鈦礦層和電荷傳輸層（CTL）/鈣鈦礦層，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效策略之一。

聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）、聚[雙（4-苯基）（2,4,6-三甲基苯基）胺（PTAA）、鉬氧化物（MoO3）、氧化鎳（NiOx）等金屬氧化物廣泛用于空穴傳輸層（HTLs），而氧化鈦（TiOx）、氧化鋅（ZnO）、氧化錫（SnO2）和共軛聚電解質(zhì)則廣泛用于電子傳輸層（ETLs）中。另一方面，自組裝單分子層（SAMs）由于其調(diào)節(jié)界面電子特性的能力、最小吸收、低材料消耗和簡(jiǎn)便的加工過(guò)程，成為傳統(tǒng)電荷傳輸材料的另一種有前景的替代品。此外，這些SAMs有助于電極、CTL和鈣鈦礦層的形態(tài)控制和缺陷鈍化，從而進(jìn)一步提高器件的性能和穩(wěn)定性，因此在PVSCs中得到了廣泛應(yīng)用。它們也被廣泛研究作為高效界面層，用于有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）、有機(jī)發(fā)光二極管（OLEDs）和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFETs）等高效電子器件。例如，Guan等人最近使用2-(9H-卡巴唑-9-基)（2PACz）SAM修飾的銦錫氧化物（ITO）實(shí)現(xiàn)了PCE為20.17%（經(jīng)認(rèn)證為19.79%）的OSCs。

在這篇綜述中，我們?nèi)婵偨Y(jié)了SAMs在PVSCs界面工程中的發(fā)展與進(jìn)展。我們重點(diǎn)介紹了在不同界面上生長(zhǎng)高質(zhì)量SAMs的策略，強(qiáng)調(diào)了在器件制造過(guò)程中選擇、設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有所需性能的SAMs的關(guān)鍵原則。我們還提供了對(duì)SAMs未來(lái)發(fā)展的見(jiàn)解，以進(jìn)一步提升PVSC的性能和穩(wěn)定性，為其商業(yè)化鋪平道路。

中文摘要：
自組裝單分子層（SAMs）作為一種有效且有前景的界面工程方法，已被廣泛應(yīng)用于提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PVSCs）的性能和穩(wěn)定性。近年來(lái)，SAMs因其最小的光吸收、低材料消耗、簡(jiǎn)便的加工過(guò)程和良好的覆蓋性而受到顯著關(guān)注。通過(guò)優(yōu)化能級(jí)對(duì)齊、抑制界面缺陷、促進(jìn)電荷提取以及提高對(duì)濕氣和氧氣的耐受性，已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了高效且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。在這篇綜述中，我們?nèi)婵偨Y(jié)了SAMs在PVSCs界面工程中的發(fā)展與進(jìn)展。我們具體討論了在各種界面上生長(zhǎng)具有所需性能的高質(zhì)量SAM薄膜的策略，重點(diǎn)介紹了在器件制造過(guò)程中選擇、設(shè)計(jì)和優(yōu)化不同界面SAMs的關(guān)鍵原則。最后，我們展望了SAMs未來(lái)發(fā)展的方向，以進(jìn)一步提升PVSC的性能和穩(wěn)定性，從而推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程。