钙钛矿太阳能电池的活性界面由于形成能较低，导致低韧性的材料柔性较高，界面稳定性、长期工作性能稳定性降低。有鉴于此，布朗大学Nitin P. Padture等报道通过碘终端分子自组装单层分子与界面羟基反应，从而消除导致产生界面电荷陷阱和空隙的界面羟基，提高了电子传输层、钙钛矿层之间的结合柔韧度提高50 %，通过这种界面策略，钙钛矿电池在最高效率点的长时间工作稳定性结果显示，保持80 %初始效率的寿命从~700 h提高至4000 h。

本文要点：

（1）

以含有4 % PbI₂过量的组成为Cs_0.05(FA_0.85MA_0.15)_0.95Pb(I_0.85Br_0.15)₃钙钛矿活性层作为电池考察，以[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃I]碘化物分子作为界面单分子层修饰剂，同时以[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃H]作为对照分子考察分子中碘作为端基原子的作用。该分子中的硅烷结构能够很好的以自组装单原子层结构修饰在界面上，同时通过与界面OH反应，从而将界面OH基团消除。

（2）

机械力学强度性能测试发现，通过[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃I]界面修饰作用，有效的促进了电子传输层/钙钛矿界面的机械粘接强度提高了50 %，相比而言，[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃H]导致界面机械粘接强度降低。

（3）

[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃I]、[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃H]的界面修饰作用分别导致回滞分别为1.8 %、2.9 %，未修饰单分子层的电池回滞效应达到8.8 %。同时[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃I]、[Si(OCH₃)₃(CH₂)₃H]的电池效率分别为20.2±0.62 %、19.04±0.48 %，未修饰单分子层的电池效率为19.04±0.49 %。

参考文献

Zhenghong Dai, Srinivas K. Yadavalli, Min Chen, Ali Abbaspourtamijani, Yue Qi, Nitin P. Padture*, Interfacial toughening with self-assembled monolayers enhances perovskite solar cell reliability, Science 2021, 372 (6542), 618-622

DOI: 10.1126/science.abf5602

https://science.sciencemag.org/content/372/6542/618