Thermal Crosslinking Dual‐Anchor Self‐Assembled Monolayers for Improved Interfacial Hole Transport and Perovskite Photovoltaic Stability

作者
Yongyue Yu,Liang Gao,Cheng Qiu,Junxian Liu,Guoxin Hua,Ke Ma,Minh Tam Hoang,Yang Yang,Yiliang Lai,Min Hua Xu,Tong Yang,Yoshiki Sugai,Huiyuan Cheng,Julian A. Steele,Lianzhi Kou,Weihua Tang,Hongxia Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:22 (8): e11350-e11350
标识
DOI:10.1002/smll.202511350
摘要

ABSTRACT Nickel oxide (NiO x ) based hole‐transport material (HTM) has been extensively used in inverted structured perovskite solar cells (PSCs) but suffers from interfacial energy mismatch and defect‐driven recombination, thus lower power conversion efficiency (PCE). Herein, we have designed low‐cost cross‐linkable self‐assembled monolayers (SAMs) including single‐anchoring 4′‐(bis(4‐vinylphenyl)amino)‐[1,1′‐biphenyl]‐4‐carboxylic acid ( p ‐TPA) and dual‐anchoring 4′‐(bis(4‐vinylphenyl)amino)‐[1,1′‐biphenyl]‐3,5‐dicarboxylic acid ( m ‐TPA) to address these intrinsic issues. Results of theoretical calculations and experimental characterizations have shown that m ‐TPA modulation enhanced bidentate binding onto NiO x , leading to a favorable highest occupied molecular orbital (HOMO) and an optimized molecular geometry. The thermal cross‐linked m ‐TPA demonstrated higher surface coverage, superior interfacial passivation on NiO x and an optimal Ni 2 ⁺ fraction. The dual‐anchor modified NiO x HTLs exhibited largely reduced perovskite permeation and higher surface electrical conductivity. Consequently, m ‐TPA‐modified PSCs achieved a champion power conversion efficiency (PCE) of 24.16%, which is much higher than pristine NiO x ‐based (18.98%) and mono‐anchor crosslinked modified ones (22.13%). The PSCs with cross‐linked m ‐TPA modification also exhibited substantially reduced hysteresis and significantly improved device operational stability under environmental/irradiation stress. This work demonstrates the potential of thermal crosslinking SAMs with dual‐anchor molecular engineering as an effective strategy to concurrently optimize charge extraction and interfacial resilience in PSCs.
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