（上圖為示意圖）

香港城市大學領銜、與嶺南大學及內地院所合作的團隊，開發了一種普適的分子强化策略，解决了反式鈣鈦礦太陽能電池的穩定性難題。相關研究成果已刊於《自然》。

論文：

• https://www.nature.com/articles/s41586-025-09509-7

研究背景

空穴選擇性自組裝單分子層（SAM），在反式鈣鈦礦太陽能電池認證光電轉換效率（PCE）達到 27% 以上的進程中，發揮了關鍵作用。然而，SAM 的不穩定性往往損害器件的運行性能，嚴重阻礙了其實際應用。

研究成果

香港城市大學李兆基（材料科學）講座教授任廣禹教授領銜，與嶺南大學助理教授吳聖釩博士、中國科學院深圳先進技術研究院副研究員張杰博士、吉林大學材料科學與工程學院蔣青教授共同領導的團隊，設計了一種新型 SAM 分子。

團隊設計的是優化了碳鏈長度的含叠氮基團新型 SAM 分子 JJ24。它能够增强主體 SAM 分子 CbzNaph 在透明導電氧化物襯底表面的分布均一性，並抑制自組裝過程中的缺陷和空隙的形成。JJ24 分子的含叠氮基團，可以通過熱激活的方式，與 CbzNaph 分子的烷基鏈原位共價交聯，構成緊密組裝的 co-SAM 層。這一結構顯著增强了 CbzNaph 的擇優取向性，並通過强化 CbzNaph 分子烷基鏈連接體剛性，抑制在光照和熱應力下、因分子擺動而引起的襯底表面暴露，防止了鈣鈦礦層埋底界面分解，並抑制器件界面處的非輻射複合損失。

CbzNaph 和 JJ24 的分子設計與交聯機制，及其 PiFM 實驗驗證

CbzNaph 分子 和 JJ24 分子的分子動力學模擬

基於該方法，團隊製備了反式鈣鈦礦太陽能電池，同時成功實現 26.9% 的認證效率，及連續工作 1000 小時後的效率零衰减（基於 ISOS-L-2 測試標準），而且在 -40°C 至 85°C 的區間經過 700 次重複熱循環後，它仍能保持 >98% 的初始 PCE，代表了該領域的頂尖水平。

團隊表示，這一分子原位交聯構象强化策略，也爲其他採用高粗糙度基底的高效率 SAM 基器件的工况穩定性提供了解决方案，對鈣鈦礦基光伏技術的商業化應用具有重要意義。

研究團隊

論文共同第一作者是香港城市大學的姜文林博士、曲歌平博士。論文共同通訊作者是吉林大學蔣青教授、嶺南大學吳聖釩博士、深圳先進院張杰博士、香港城市大學任廣禹教授。

來源：中國科學院深圳先進技術研究院

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