文献分析工具: 科应全球文献AI平台(www.scienceing.com)全球向可持续能源转型的关键在于推动光伏技术突破硅材料的效率极限。钙钛矿/硅串联太阳能电池是突破这些障碍最具前景的技术路径，但其商业化进程受到界面功能层失效导致的性能衰减以及可扩展性挑战（尤其是空穴传输层）的阻碍。咔唑自组装单分子膜常因分子聚集形成非均匀薄膜结构，从而限制大面积器件的性能表现。本研究开发了一种经过分子工程设计的自组装单分子膜，通过抑制分子团聚实现表面均匀分布，从而确保电荷均匀提取并提升器件运行稳定性。该策略有效弥合了实验室规模效率与工业规模化生产之间的关键差距，实现了高性能串联电池与大面积组件的同步开发。
本研究设计了一种基于二甲基吖啶的自组装单层膜（SAM），即4-(2,7-二苯基-9,9-二甲基吖啶-10(9H)-基)丁基膦酸（Ph-DMAcPA）。该材料通过引入部分畸变的分子骨架结构来抑制过度自聚集现象。这种结构畸变不仅提高了SAM的溶解性，还能在基底表面形成更均匀的薄膜。此外，苯基取代基的引入扩展了分子共轭范围并增强了空间位阻效应，从而共同改善界面处的电荷传输性能，并优化空穴传输层与钙钛矿吸收层之间的能量分布。实验结果表明：小面积（1.163 cm²）串联器件的光电转换效率（PCE）达到32.6%（认证值为32.4%）；大面积（16 cm²）串联器件的PCE为29.4%（认证值为28.12%）。特别值得注意的是，单结光伏组件在783.7 cm²的光孔面积下仍可实现19.1%的PCE。该策略为在常温条件下大规模制备高效率串联太阳能电池提供了切实可行的方案，显著提升了其商业化应用潜力。
图1. ITO表面分子结构与形貌设计：(A) Ph-DMAcPA的侧视图与俯视图；(B) Me-4PACz与Ph-DMAcPA的分子结构及电子面电势（ESP）分布；(C) ITO/Me-4PACz与ITO/Ph-DMAcPA的拉曼光谱图；(D) 沉积于ITO表面的Me-4PACz与Ph-DMAcPA结构示意图；(E) 基于分子动力学（MD）模拟的Me-4PACz与Ph-DMAcPA在ITO表面吸附平衡的俯视图。
图2. SAM在ITO表面的锚定稳定性（A–C）：Me-4PACz薄膜经乙醇(A)和混合溶液(B)冲洗后的 KPFM 图像及对应线形分布图(C)；（D–F）Ph-DMAcPA薄膜经乙醇(D)和混合溶液(E)冲洗后的 KPFM 图像及对应线形分布图(F)；(G)ITO上Me-4PACz与Ph-DMAcPA薄膜O 1s核心能级的 XPS 谱图；（H和I）ITO/Me-4PACz/钙钛矿及ITO/Ph-DMAcPA/钙钛矿的PL显微镜图像与直方图，所有图像均按最大强度归一化处理，成像区域为100×100 μm2 。
图3. 单结光伏太阳能电池性能（A和B）：沉积于Me-4PACz(A)和Ph-DMAcPA(B)上的钙钛矿埋藏表面的SEM图像。（C和D）沉积于Me-4PACz(C)和Ph-DMAcPA(D)上的钙钛矿横截面SEM图像。（E和F）ITO/Me-4PACz/钙钛矿(E)及ITO/Ph-DMAcPA/钙钛矿(F)的能量级示意图。WF：功函数；EF：费米能级；CB：导带；VB：价带。（G和H）沉积于ITO/Me-4PACz基底(G)和ITO/Ph-DMAcPA基底(H)上的钙钛矿薄膜的 TRPL 分布图，测区为100×100 μm2 。(I)基于Ph-DMAcPA和Me-4PACz制备的单结器件中VOC、FF、JSC及PCE分布的统计箱线图。(J)采用1.68 eV带隙钙钛矿时，以Me-4PACz或Ph-DMAcPA作为 HTL 的最佳太阳能电池（面积0.049 cm²）的J-V曲线。(K)采用1.68 eV带隙钙钛矿时，以Ph-DMAcPA和Me-4PACz作为 HTL 的最佳太阳能电池（开口面积783.7 cm²）的J-V曲线。
图4. 刀片涂层钙钛矿/硅串联器件性能 (A) 基于Me-4PACz和Ph-DMAcPA的硅/钙钛矿串联器件示意图。(B) 基于Me-4PACz和Ph-DMAcPA的串联器件截面SEM图像。(C) 在环境条件下、标准AM 1.5G光照强度下测得的冠军型1.163 cm²串联电池的J-V曲线（插图）；(D) 基于Me-4PACz和Ph-DMAcPA的1.163 cm²串联电池的VOC、FF、JSC及PCE分布统计箱线图；(E) 1.163 cm²串联电池的 EQE 曲线；(F) 在环境条件下、标准AM 1.5G光照强度下测得的冠军型16 cm²串联电池的J-V曲线（插图）；(G) 封装对照组与目标样品钙钛矿太阳能电池在黑暗条件下（ISOS -T-3）从−40°C至85°C的热循环老化测试结果；(H) 封装钙钛矿/硅器件在65°C高温持续光照下的 MPPT 曲线；(I) 封装对照组与目标样品串联电池（16 cm²）在25°C、AM 1.5G全光谱连续1小时光照下的 MPPT 曲线（ISOS -L-1）。
题目：Homogeneously distributed self-assembled molecules for efficient and scalable perovskite/silicon tandem solar cells作者：Lu Zhao, Zijing Chu, Shuncheng Yang, Henan Feng, Bo Wang, Xuntian Zheng, Xinrui Han, Jiajia Hong, Runnan Liu, Enzuo Wang, Jie Wen, Dandan Yan, Cong Chen, Jian Xu,* Renxing Lin,* Wenchi Kong,*and Hairen Tan*接受日期：First published: 28 May 2026原文链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102492
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