空穴选择性自组装单分子层（SAM）在推动反式钙钛矿太阳能电池认证光电转换效率（PCE）达到27%以上发挥了关键作用。然而，它们的不稳定性往往会损害器件的运行性能，严重阻碍其实际应用。

针对这一挑战，9月17日，中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所光子信息与能源材料研究中心杨春雷研究员和张杰副研究员团队，联合香港岭南大学、吉林大学、香港城市大学的研究团队，合作在Nature上发表最新研究成果。

合作团队开发出了一种普适性的SAM分子原位交联构象强化策略，解决了SAM在高效率钙钛矿基光伏技术中的稳定性难题，对促进反式钙钛矿光伏技术和下一代钙钛矿基叠层光伏技术的商业化应用具有重要意义。

该研究中，研究团队设计引入了一种优化了碳链长度的含叠氮基团新型SAM分子JJ24，能够增强主体SAM分子CbzNaph在透明导电氧化物衬底表面的分布均一性，并抑制自组装过程中缺陷和空隙的形成。JJ24分子的含叠氮基团可以通过热激活方式，与CbzNaph分子的烷基链原位共价交联，构成紧密组装的co-SAM层（图1）。这一结构显著增强了CbzNaph的择优取向性（图2），并通过强化CbzNaph分子烷基链连接体刚性，抑制在光照和热应力下因分子摆动而引起的透明导电氧化物衬底表面暴露，防止了钙钛矿层埋底界面分解，并抑制器件界面处的非辐射复合损失（图3）。

基于该方法制备的反式钙钛矿太阳能电池同时实现了26.9%的认证效率，且连续工作1,000小时后，效率零衰减（基于ISOS-L-2测试标准），并在–40°C至85°C之间经过700次重复热循环后，仍能保持>98%的初始PCE，代表了该领域的顶尖水平（图4）。

该研究提出了一种普适性的SAM分子原位交联构象强化策略，改善了SAM分子的衬底覆盖度和构象稳定性，解决了高效率反式钙钛矿太阳能电池埋底界面退化引发的工况稳定性难题，同时也为其他采用高粗糙度基底的高效率SAM基器件的工况稳定性提供了解决方案，对钙钛矿基光伏技术在光伏电站、光伏建筑一体化、新能源汽车光伏充电、低空飞行器光伏动力能源和分布式光伏等方面的商业化应用具有重要意义。

香港城市大学姜文林博士和曲歌平博士为共同第一作者。通讯作者为香港城市大学任广禹教授、中国科学院深圳先进技术研究院张杰副研究员、吉林大学蒋青教授、香港岭南大学吴圣钒教授。在中国科学院深圳先进技术研究院的研究工作得到了国家自然科学基金的资助。

文章上线截图，原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09509-7

图1. CbzNaph和JJ24的分子设计与交联机制，及其PiFM实验验证。

图2. CbzNaph分子和JJ24分子的分子动力学模拟。

图3. CbzNaph和JJ24分子交联对钙钛矿层埋底界面分解机制的研究。

图4. 应用CbzNaph:JJ24交联空穴选择层的反式钙钛矿太阳能电池效率及稳定性测试。