摘要：钙钛矿太阳能电池（PSCs）的使用要求提高对高温和温度变化的耐受性。空穴选择性自组装单分子膜（SAMs）的制备使倒置PSC的性能有了很大的提高，但由于脱附和弱界面接触，其温度稳定性受到影响。

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的使用要求提高对高温和温度变化的耐受性。空穴选择性自组装单分子膜（SAMs）的制备使倒置PSC的性能有了很大的提高，但由于脱附和弱界面接触，其温度稳定性受到影响。

2025年1月6日，西安交通大学刘宇航教授、马伟教授、瑞士洛桑联邦理工大学Michael Grätzel教授、华中科技大学李雄教授、尤帅博士在Nature Energy上发表题为《Self-assembled bilayer for perovskite solar cells with improved tolerance against thermal stresses》的研究论文。Bitao Dong、Mingyang Wei、Yuheng Li、Yingguo Yang为论文共同第一作者，刘宇航教授、马伟教授、Michael Grätzel教授、李雄教授、尤帅博士为论文共同通讯作者。

刘宇航，西安交通大学教授，2013本科毕业于郑州大学，2017年博士毕业于香港科技大学（导师：颜河教授）。2017年-2023年在瑞士洛桑联邦理工大学从事博士后研究（合作导师：Michael Grätzel院士）。2023年加入西安交通大学。近年来主要聚焦钙钛矿及有机/无机杂化光电半导体材料与器件研发。

马伟，西安交通大学教授、博士生导师，从华南理工大学本科毕业后，马伟先后在法国萨瓦大学、法国巴黎第六大学获得硕士和博士学位，之后在法国巴黎高等师范学院和美国北卡州立大学从事博士后研究。2014年-2015年担任香港科技大学助理教授，2015年至今担任西安交通大学教授。

其主要研究方向包括：有机光电子材料（太阳能电池）；柔性电子器件、人工智能器件、生物传感器件等复合器件；同步辐射及中子技术发展（共振软X射线散射）。

Michael Grätzel，国际著名化学家，欧洲科学院院士（2012），德国科学院院士（2014），西班牙皇家工程院院士（2016），美国发明家科学院院士（2016），瑞士工程院院士（2019），英国皇家化学会荣誉会士，中国科学院外籍院士（2021）。

Michael Grätzel1968年硕士毕业于柏林自由大学，1971年获得柏林工业大学博士学位；1975年-1976年任柏林自由大学讲师；1977年起任教于瑞士洛桑理工学院；1977年-1981年任洛桑理工学院副教授；1981年起任洛桑理工学院教授、界面与光子学实验室主任。

Michael Grätzel主要从事染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和太阳燃料的创新研究并取得卓越成就，被誉为“染料敏化太阳能电池之父”。

李雄，华中科技大学教授，博士生导师，1999年-2003年本科、硕士就读于青岛科技大学，2008年博士毕业于武汉大学，2013-2017年在瑞士洛桑联邦理工大学（EPFL）从事博士后研究（合作导师：Michael Grätzel院士）。2017年回国后，担任华中科技大学教授。

其主要研究方向包括：钙钛矿材料与发光器件，钙钛矿材料与光伏器件，光电材料与器件。

尤帅，美国国家可再生能源实验室博士后，博士毕业于华中科技大学，博士期间在瑞士洛桑联邦理工大学Michael Grätzel教授（染料敏化太阳能电池之父，中国科学院外籍院士）课题组交流。近几年一直专注于钙钛矿太阳能电池新材料开发与器件性能研究，先后在Advanced Materials（2篇ESI高被引）, Journal of Materials Chemistry A等学术期刊上发表论文10余篇。

在本文中，作者通过共价连接一个磷酸自组装单层（SAM）与一个三苯胺上层，开发了一种自组装双分子层结构。这个通过傅-克烷基化反应形成的聚合物网络体系，具有显著的耐高温及热冲击稳定性。同时，表面取向的上层显示出与钙钛矿的粘附接触，导致粘附能比SAM–钙钛矿界面提高1.7倍。作者报告了倒置PSC的光电转换效率超过26%。冠军设备在2000小时的湿热暴露（85°C和85%相对湿度）及-40°C和85°C之间超过1200次热循环后，效率损失分别小于4%和3%，满足国际电工委员会61215:2021标准中概述的温度稳定性标准。

图1：SAB的建造和结构

图2：SAB的温度稳定性
图3：钙钛矿—分子接触界面特性

图4：光伏性能与稳定性

这项研究成功开发了一种新型的自组装双层结构，显著提高了钙钛矿太阳能电池的热稳定性和机械稳定性，实现了超过26%的光电转换效率，并在严苛的环境条件下表现出优异的稳定性。这一成果为钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了重要的技术支撑，并为未来进一步提高其性能和稳定性奠定了基础。

Dong, B., Wei, M., Li, Y. et al. Self-assembled bilayer for perovskite solar cells with improved tolerance against thermal stresses. Nat Energy (2025).

来源：MS杨站长