这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：

主要作者及机构

该研究由Chenyang Shi、Jianan Wang、Xia Lei、Qisen Zhou、Weitao Wang等共同完成，主要研究机构包括武汉国家光电实验室（Wuhan National Laboratory for Optoelectronics）、华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology）、深圳职业技术学院（Shenzhen Polytechnic University）等。该研究于2025年发表在《Nature Communications》期刊上。

学术背景

该研究属于光伏领域，具体聚焦于钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）的界面工程。钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本而备受关注，但其界面缺陷和非辐射复合损失限制了其性能的进一步提升。尤其是宽带隙（Wide-Bandgap, WBG）钙钛矿电池在开路电压（Voc）上的损失问题尤为突出。为了解决这一问题，研究者提出了一种基于自组装分子（Self-Assembled Molecules, SAMs）的混合吸附策略，旨在优化界面能级对齐并减少非辐射复合损失。

研究流程

研究流程主要包括以下几个步骤：

1. 材料准备与器件制备
   研究者首先制备了宽带隙钙钛矿电池的前驱体溶液，并使用自组装分子（如ME-4PACz）和共吸附剂（如SA、PA、CA）构建了NiOx/SAMs双层空穴选择性层。通过旋涂法在ITO基底上沉积NiOx层，随后在其上旋涂SAMs溶液，并在氮气环境中进行退火处理。钙钛矿层通过两步旋涂法制备，并在退火后沉积电子传输层（ETL）和金属电极。

2. 分子动力学模拟与理论计算
   为了研究共吸附剂与ME-4PACz的竞争吸附行为，研究者进行了分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟和密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）计算。MD模拟在373.15 K下进行，模拟了不同共吸附剂与ME-4PACz在NiOx表面的吸附行为。DFT计算则用于研究共吸附剂与NiOx和ITO表面的结合模式及吸附能。

3. 界面特性表征
   研究者使用X射线光电子能谱（XPS）、动态光散射（DLS）、接触角测量、开尔文探针力显微镜（KPFM）等技术对界面特性进行了表征。XPS用于分析混合SAMs的化学状态，DLS用于检测溶液中胶束的尺寸分布，接触角测量用于评估界面润湿性，KPFM用于测量表面电势。

4. 器件性能测试
   制备的宽带隙钙钛矿电池器件通过J-V曲线、稳态功率输出、外量子效率（EQE）等测试评估其光电性能。研究者还进行了瞬态光电流（TPC）和瞬态光电压（TPV）衰减测试，以研究载流子提取和复合动力学。

5. 全钙钛矿叠层电池制备与测试
   研究者将宽带隙钙钛矿电池与窄带隙（Narrow-Bandgap, NBG）钙钛矿电池结合，制备了全钙钛矿叠层太阳能电池（All-Perovskite Tandem Solar Cells, TSCs），并测试了其光电性能和稳定性。

主要结果

1. 共吸附剂优化界面吸附
   MD模拟和DFT计算表明，SA作为共吸附剂能够在不干扰ME-4PACz的情况下填充未覆盖的位点，形成致密的空穴选择性层。SA/ME-4PACz混合SAMs显著减少了界面非辐射复合损失，并优化了界面能级对齐。

2. 器件性能提升
   使用SA/ME-4PACz混合SAMs的宽带隙钙钛矿电池实现了20.67%的功率转换效率（PCE）和1.332 V的开路电压（Voc），这是目前报道的最高性能之一。全钙钛矿叠层电池的PCE达到28.94%，并且在500小时的连续光照下保持了85%的初始效率。

3. 界面特性改善
   XPS和KPFM结果表明，SA/ME-4PACz混合SAMs提高了界面导电性和载流子提取效率。接触角测量显示，混合SAMs增加了界面的疏水性，减少了高亲水性基团的暴露。

4. 钙钛矿薄膜质量提升
   扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）结果表明，SA/ME-4PACz混合SAMs促进了钙钛矿薄膜的致密生长，减少了晶界处的纳米孔洞。瞬态光致发光（TRPL）测试表明，SA/ME-4PACz混合SAMs显著延长了载流子寿命，抑制了非辐射复合。

结论

该研究通过引入共吸附剂优化了宽带隙钙钛矿电池的界面特性，显著减少了非辐射复合损失并提高了器件性能。研究结果表明，SA/ME-4PACz混合SAMs是一种有效的界面工程策略，能够显著提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。此外，全钙钛矿叠层电池的高效率证明了该策略在光伏领域的广泛应用潜力。

研究亮点

1. 重要发现
   该研究发现SA作为共吸附剂能够在不干扰ME-4PACz的情况下优化界面吸附，显著减少非辐射复合损失，并提高钙钛矿电池的开路电压和效率。

2. 方法创新
   研究结合了分子动力学模拟、密度泛函理论计算和多种实验表征技术，系统地研究了共吸附剂与自组装分子的相互作用及其对界面特性的影响。

3. 应用价值
   该研究为钙钛矿太阳能电池的界面工程提供了新的思路，具有重要的科学和应用价值，尤其是在高效叠层太阳能电池的开发中具有广阔的应用前景。

其他有价值的内容

研究者还通过温度依赖性电导率测量和时间依赖性光致发光测试，证明了SA/ME-4PACz混合SAMs能够抑制钙钛矿薄膜的光诱导相分离，进一步提高了器件的稳定性。这些结果为钙钛矿太阳能电池的长期稳定性研究提供了新的实验依据。