自从十年前Miyasaka博士等人^[1]发表关于钙钛矿太阳能电池文章，该领域得到迅速发展^[2]。当前，科研人员致力于实现钙钛矿太阳能电池的稳定和规模化应用，但空穴传输层仍是大规模生产的主要瓶颈之一。传统空穴传输材料，如Spiro-OMeTAD和PTAA，成本昂贵，且由于掺杂剂的存在而不稳定。

最近，Getautis博士等人合成了两种具有空穴选择性的自组装单分子层（SAM）成型试剂2PACz [C3663]和MeO-2PACz [D5798]。 通过磷酸基团锚定，2PACz 和MeO-2PACz在金属氧化物表面上形成单分子层。该材料可在粗糙纹理上适形覆盖，因此可用于串联太阳能电池。使用SAM空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，转换效率可达20％以上，无需添加任何掺杂剂，并且用量少，经济效益在金属氧高^[13]。

优势

• 可实现高效、通用和稳定的p-i-n钙钛矿太阳能电池设备生产（转换效率 >21％，无需添加剂、中间层或掺杂剂）；
• 自组装实现氧化物表面的适形覆盖（包括纹理）；
• 工艺简单，可量产，经济效益高；

应用

自组装单分子稳定的电池转换效率

CsMAFA = Cs_0.05(MA_0.17FA_0.83)_0.95Pb(I_0.83Br_0.17)₃, MAFA=MA_0.05FA_0.95Pb(I_0.95Br_0.05)₃,
Cs=铯, MA=甲基铵, FA=formamidinium, CIGSe=硒化铜铟镓^[3]

材料制备

*根据所用浓度，最短浸入时间可能从数分钟到数小时不等。如0.1 mmol/L，在室温下浸泡1小时。

• 与当前标准空穴传输材料（如PTAA）相比，SAMs可在宽广的加工窗口处理，具有高度重现性。 基板（如ITO）必须被清洁激活，可用UV-臭氧处理。
• 通常将SAM粉末溶解在乙醇或异丙醇（1 mmol/L = 0.3 mg/mL）中。MeO-2PACz粉末存储在空气中， 2PACz存储在充满N2的手套箱中。

参考文献

1. A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, T. Miyasaka, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050.
2. NREL solar cell efficiency chart
3. A. Al-Ashouri, A. Magomedov, V. Getautis, S. Albrecht, et al., Energy Environ. Sci. 2019, 12, 3356.