近日，我院有机太阳能电池研究团队宗雪平副教授、梁茂教授与中科院化学所汪洋教授合作，在国际著名期刊《Advanced Energy Materials》上发表了一项关于茚并咔唑基π-拓展结构的自组装分子（SAMs）的研究论文（Indenocarbazole-Engineered Self-Assembled Monolayers with Sterically Tuned p-Stacking for High-Efficiency p–i–n Perovskite Solar Cells，Adv. Energy Mater.2025, 2501855）。我院硕士研究生张轶婧为文章第一作者，宗雪平副教授、梁茂教授与中科院化学所汪洋教授为文章通讯作者，天津理工大学为第一通讯单位。

在钙钛矿太阳能电池（PSCs）中，自组装单分子层（SAMs）作为空穴传输层具有重要作用。端基π扩展对于制备高度有序的SAMs层至关重要，这类SAMs可促进PSCs中的高效空穴传输。然而，π扩展共轭可能损害SAM薄膜质量，并最终降低p-i-n型PSCs的界面性能。基于此，团队设计了包含茚并咔唑（InCz）端基的SAMs，有效解决了分子有序排列和薄膜形成之间的矛盾。InCz端基的SAM（PAInCz）通过以下两点实现了最佳平衡：1）增强的π相互作用促进致密有序的分子堆积；2）二甲基空间位阻改善薄膜质量。值得注意的是，尽管PAInCz表现出优异性能：包括增强的钙钛矿界面接触、稳固的ITO基底锚定和有利的能级排列，与此不同的是，兼具端基和连接基团双π扩展的参比分子Ph-PAInCz却显示出器件性能的下降。这一对比凸显了SAM设计中可控π共轭的重要性。优化后的PAInCz基倒置PSCs实现了25.51%的冠军效率，并具有出色的器件稳定性。

本研究成果为SAMs的π扩展端基和连接基团如何影响钙钛矿太阳能电池性能提供了研究新思路，在促进可持续能源发展方面具有重要意义。该工作得到了国家自然科学基金（22479111）、天津市自然科学基金（24JCYBJC00260）等项目的资助支持。