钙钛矿半导体是用于太阳能电池的新型材料，具有极薄柔韧、制造简单、成本低廉且效率极高等优点。但钙钛矿太阳能电池要大规模市场化，需克服不稳定和含铅这两个障碍。柏林亥姆霍兹中心正在研究的锡钙钛矿太阳能电池，作为无毒替代品，可能比含铅电池更稳定，尤其适合串联和三重太阳能电池，不过目前距离达到铅基钙钛矿的高效率还有差距。
在目前的锡钙钛矿太阳能电池中，最底层接触层用PEDOT:PSS制备，工艺繁琐且会造成损耗。而在铅钙钛矿中，PEDOT:PSS层可被自组织单分子层(SAM)替代，还创造了新的效率纪录。不过，此前基于MeO-2PACz化合物的SAM在锡钙钛矿中的实验结果不如PEDOT:PSS。
首席研究员Artem Musiienko博士与合作伙伴分析发现，使用MeO-2PACz作为锡钙钛矿接触层，产生的界面与相邻钙钛矿晶格排列不均匀，导致大量损耗，相关研究发表在《先进能源材料》杂志上。
为此，团队寻求更适配的替代SAM分子，发现了含硫官能团的吩噻嗪(Th-2EPT)，由立陶宛考纳斯理工大学的Tadas Malinauskas博士和Mantas Marčinskas合成。与PEDOT相比，Th-2EPT能形成结晶度相当但晶粒较小的钙钛矿薄膜。采用Th-2EPT制成SAM的锡钙钛矿太阳能电池，性能优于采用PEDOT或MeO-2PACz制成的对照电池，可形成极佳界面，最大限度减少复合损失。
Artem Musiienko表示，通过有针对性的合理分子设计，锡钙钛矿光伏电池性能可显著提高。采用Th-2EPT的新型锡钙钛矿太阳能电池效率达到8.2%，这些成果为进一步改进锡钙钛矿界面奠定了基础，为纯锡钙钛矿叠层太阳能电池的开发铺平了道路。论文第一作者之一Valerio Stacchini称，更高性能源于新型SAM上生长的钙钛矿的优异光电品质。
更多信息：Valerio Stacchini 等人，《基于吩噻嗪的含噻吩头基自组装单分子层可最大程度降低锡钙钛矿太阳能电池中的埋界面损耗》，《先进能源材料》 (2025)。
