近期，纳米科学与材料工程学院李萌课题组在钙钛矿太阳能电池领域取得新进展，相关成果以“Dynamic Redox-Active Self-Assembled Monolayers Enable Robust Inverted Tin-Lead Perovskite Solar Cells”为题，以Research Article形式在国际顶级期刊《先进材料》(Advanced Materials) 上发表。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.73258

锡铅钙钛矿因其理想的窄带隙特性，是构筑高效全钙钛矿叠层太阳能电池的重要吸光材料。然而，在倒置结构锡铅钙钛矿太阳能电池中，空穴传输层与钙钛矿之间的埋底界面仍面临能级失配和界面化学稳定性不足等问题。界面能级不匹配会阻碍空穴提取并加剧非辐射复合；同时，Sn²⁺易被氧化为 Sn⁴⁺，产生深能级缺陷和不利的p型自掺杂，从而限制器件效率和长期稳定性。

图1 基于新型自组装单分子层的器件结构示意图及作用机理

针对上述问题，河南大学李萌教授团队创新地提出了一种动态氧化还原活性自组装单分子层界面调控策略，选用二茂铁乙酸（FCAA）和二茂铁甲酸(FCCA)作为功能化空穴传输层。二茂铁基自组装分子不仅能够与锡铅钙钛矿形成更加匹配的能级排列，促进空穴高效提取，还可通过FC/FC²⁺的可逆氧化还原循环，抑制Sn²⁺向 Sn⁴⁺的不可逆氧化，并减少光照诱导的金属 Pb⁰等有害物种生成，从而提升埋底界面的化学稳定性。其中，二茂铁乙酸由于具有更长的烷基链，表现出更强的给电子能力和氧化还原调控作用。基于该分子的倒置锡铅钙钛矿太阳能电池实现了23.8%的最高光电转换效率，并在未封装条件下，于氮气气氛中储存2000小时后仍保持初始效率的95.8%。该研究为高效稳定锡铅钙钛矿太阳能电池及全钙钛矿叠层光伏器件的发展提供了新的界面材料设计思路。

河南大学纳米科学与材料工程学院为论文第一通讯单位，河南大学纳米科学与材料工程学院2025级博士研究生郭亚婷为论文第一作者，河南大学李萌教授、日本东京大学Hiroshi Segawa教授和河南师范大学杨枫副教授为论文的通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省自然科学基金和河南省科学技术厅的大力支持。