用于高性能钙钛矿光伏的异质取向 SAM 分子堆叠
材料科学
2026-03-24 v1
摘要
本研究表明，热蒸镀 SAM（eSAM）薄膜，特别是在厚膜配置下，会自发地采用异质分子取向，在分子堆积中形成从垂直到水平的梯度。这种独特的结构建立了一个梯度能垒，与传统的薄 SAM 所呈现的单一能垒相比，该结构被证明能促进更高效的空穴传输。总之，虽然溶液法加工的 SAM 存在巨大的可扩展性挑战，但 SAM 的热蒸发为工业规模制造提供了一条可行的途径。采用具有梯度分子堆积的厚 eSAM 薄膜的策略不仅规避了溶液法的均匀性问题，还引入了一种优越的电荷传输结构，使其成为高效钙钛矿光伏商业化的有前景的推动者。溶液法自组装单分子层（SAM）无法实现均匀的空穴传输，这构成了规模化钙钛矿光伏的根本瓶颈。在此，我们证明热蒸镀 SAM（eSAM）通过实现精确的厚度控制克服了这一限制。至关重要的是，增厚的 eSAM 自发形成了分子取向的垂直到水平梯度，这创造了一个递减的能垒，定向地促进了空穴传输。这种定制的界面还确保了出色的表面覆盖度，并引导了高质量钙钛矿薄膜的生长。因此，所得的光伏器件设立了新的基准，对于全真空蒸镀器件，实现了令人印象深刻的 21.46%（小面积，0.108 cm²）和 19.38%（大面积模块，15.52 cm²）的功率转换效率（PCE），同时，对于基于 eSAM 的溶液法钙钛矿器件，也创下了 23.67% 的令人印象深刻的 PCE。
引用
@article{arxiv.2603.21657,
title = {SAM Molecular Stacking with Heterogeneous Orientationfor High-Performance Perovskite Photovoltaics},
author = {Lei Huang and Kai-Li Wang and Zhang Chen and Zhen-Huang and Saidjafar Murodzoda and Xin Chen and Jing Chen and Chun-Hao Chen and Yu Xia and Yu-Tong Yang and Jia-Cheng Li and Dilshod Nematov and Ilhan Yavuz and Zhao-Kui Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.21657},
year = {2026}
}