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Self-assembled monolayers for perovskite solar cells

自組裝單分子層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用

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、低成本和簡便的制造工藝，鈣鈦礦太陽能電池（PVSCs）成為最具前景的新一代太陽能技術(shù)之一。在過去幾年里，鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率（PCE）已快速提高至27.0%。進一步提高器件的性能并增強其穩(wěn)定性對其商業(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，是實現(xiàn)這一目標的有效策略之一。

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、低材料消耗和簡便的加工過程，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中得到了廣泛應用。它們也被廣泛研究作為高效界面層，用于有機太陽能電池（OSCs）、有機發(fā)光二極管（OLEDs）和有機場效應晶體管（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）實現(xiàn)了PCE為20.17%（經(jīng)認證為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)展與進展。我們重點介紹了在不同界面上生長高質(zhì)量SAMs的策略，強調(diào)了在器件制造過程中選擇、設計和優(yōu)化具有所需性能的SAMs的關(guān)鍵原則。我們還提供了對SAMs未來發(fā)展的見解，以進一步提升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，已被廣泛應用于提高鈣鈦礦太陽能電池（PVSCs）的性能和穩(wěn)定性。近年來，SAMs因其最小的光吸收、低材料消耗、簡便的加工過程和良好的覆蓋性而受到顯著關(guān)注。通過優(yōu)化能級對齊、抑制界面缺陷、促進電荷提取以及提高對濕氣和氧氣的耐受性，已經(jīng)成功地實現(xiàn)了高效且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池。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)展與進展。我們具體討論了在各種界面上生長具有所需性能的高質(zhì)量SAM薄膜的策略，重點介紹了在器件制造過程中選擇、設計和優(yōu)化不同界面SAMs的關(guān)鍵原則。最后，我們展望了SAMs未來發(fā)展的方向，以進一步提升PVSC的性能和穩(wěn)定性，從而推動其商業(yè)化進程。