有机无机杂化钙钛矿太阳能电池拥有较高的理论转换效率以及较低的制作成本，是新一代的明星光伏材料，近年来备受研究领域以及资本市场的关注。通常在钙钛矿吸光层和电极之间需要插入空穴/电子传输层，以实现高效的电荷载流子收集，然后传导到外电路中，开发新型传输材料是提升钙钛矿太阳能电池器件效率的重要手段之一。另外研究表明，钙钛矿和传输层的界面存在大量缺陷，是导致性能损失的主要来源，所以通过界面钝化的方法减少界面缺陷可以显著提高器件的效率和稳定性。自组装单分子层能够适应不同形貌的基底表面，以仅有1~2纳米的厚度形成致密的表面覆盖，实现载流子选择，调节表面能，引入偶极矩，界面缺陷钝化以及增强界面粘连强度等功能，是有效的界面功能材料。 香港城市大学的任广禹教授团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊上发表了题为“Co‐assembled Monolayers as Hole‐selective Contact for High‐Performance Inverted Perovskite Solar Cells with Optimized Recombination Loss and Long‐Term Stability”的文章（DOI: 10.1002/anie.202203088）。研究人员通过多组分共同自组装的方式，开发了一种既能实现高效空穴选择又能钝化钙钛矿下表面的自组装单分子层，成功改善了钙钛矿的结晶质量，减少了缺陷密度，使用该单分子层作为空穴选择层的反式钙钛矿太阳能器件实现23.59%的器件效率和更高的器件稳定性。研究人员通过改变自组装分子MeO-2PACz中甲氧基在咔唑上的取代位点，减弱了甲氧基的共轭给电子效应，有效降低了HOMO能级以及增大分子偶极矩，使其与钙钛矿的价带能级更加匹配。另外，作者还设计了一个带铵根离子的自组装小分子，综合考虑该小分子的位阻、分子长度以及锚定基团，使其能有效填补单分子层内的空隙并使末端的铵根离子与钙钛矿下表面相接触。该共同自组装单分子层能在ITO基底上形成更致密的表面覆盖以及更为适配的能级。 通过对上层的钙钛矿薄膜进行表征发现，在共同自组装单分子层上生长的钙钛矿具有更小的表面粗糙度和更好的结晶质量，这表明铵根小分子的加入有利于钙钛矿的晶体生长。更长的钙钛矿荧光寿命显示薄膜里以及界面上非辐射复合导致的荧光衰减也得到明显抑制。基于此多功能的单分子空穴选择层的反式钙钛矿太阳能电池器件实现了23.59%的光电转换效率，并且器件的稳定性也得到了提高。经过进一步对器件进行表征，研究人员发现共同自组装单分子能够有效减少器件内的缺陷密度，增大内建电场，从而减少由能级不适配和缺陷导致的非辐射复合能量损失。该工作提供了通过多组分共同组装的方式实现多功能性的自组装单分子层，进一步证明了自组装单分子层在钙钛矿太阳能器件领域的应用潜力。