图1 钙钛矿太阳能电池器件结构及自组装单分子层（SAMs）结构组成示意图

Fig.1 Schematic of PSCs device structure and self-assembled monolayer （SAMs） structural composition

图2 用于iPSCs中不同基团的SAMs的分子结构

Fig.2 The molecular structures of SAMs with different groups used in iPSCs

图3 SAMs和钙钛矿层的能级排列

Fig.3 Energy level alignment of SAMs and the perovskite layer

图4 （A）单晶中π-骨架的分子堆积模式，分别对应： （a） 4PACz（原始咔唑）、（b） CbzPh（7H-苯并［c］咔唑）和（c） CbzNaph（7H-二苯并［c，g］咔唑）。 二面角是通过中央吡咯环和平面外苯环定义的平面进行测量的［54］； （B） CbzPh、CbzBF和CbzBT的分子结构、计算的偶极矩和HOMO能级［55］； （C）以A-4PADCB作为ITO与钙钛矿之间HSL的示意图［56］

Fig.4 （A）Molecular packing patterns of π-backbones in single crystals， corresponding to： （a） 4PACz （pristine carbazole）， （b） CbzPh （7H-benzo［c］carbazole）， and （c） CbzNaph （7H-dibenzo［c，g］carbazole）. The dihedral angles were measured through the plane defined by the central pyrrole ring and the outermost benzene ring［54］； （B） Molecular structures， calculated dipole moments and HOMO energy levels of CbzPh， CbzBF and CbzBT［55］； （C） Schematic representation of A-4PADCB as the hole-selective layer （HSL） between ITO and perovskite［56］

图5 （A）不同空穴传输层（HTL）与钙钛矿之间的能级示意图［39］； （B）参考真空能级，不同HTL接触层与CsMAFA钙钛矿之间的能级排列，其中红色虚线表示通过UPS测量得到的费米能级位置［52］

Fig.5 （A） Energy level diagram between different hole transport layers （HTL） and the perovskite［39］； （B） Energetic alignment of different HTL contacts and CsMAFA perovskite with reference to the vacuum level， where the red dashed lines represent the Fermi energy levels measured by UPS［52］

图6 （A）钙钛矿薄膜的表征：（a）时间分辨光致发光谱图，（b）光致发光量子产率［58］； （B） DFT计算得到的TDPA-Cl和钙钛矿的界面轨道分布。 插图显示了TDPA-Cl和钙钛矿之间的轨道重叠［59］； （C） Cbz2S和Cbz2SMe为HSL与钙钛矿相互作用示意图［60］； （D）含有SAMs的经1000 h测试的iPSCs的横断面SEM图像： （a） 2PACz和（b） I-2PACz，（a）中的虚线和实线箭头分别标出了孔隙和分层。 具有SAMs的iPSCs在MHP侧的断裂面SEM图像： （c） 2PACz和（d）I-2PACz。 （c）中的虚线椭圆标记了一些晶粒内的微孔隙示例［42］

Fig.6 （A） Characterization of perovskite films： （a） Time-resolved photoluminescence spectra， （b） photoluminescence quantum yield ［58］； （B） Interfacial orbital distribution of TDPA-Cl and perovskite from the DFT calculation. The inset shows the orbital overlap between TDPA-Cl and perovskite［59］； （C） Schematic illustration of interaction of Cbz2S and Cbz2SMe as HSLs with the perovskite［60］； （D） Cross-sectional SEM images of 1000-h-tested iPSCs with SAMs： （a） 2PACz and （b） I-2PACz， dashed and solid arrows in （a） mark pores and delamination， respectively. SEM images of fracture surfaces （MHP side） of 1000-h-tested iPSCs with SAMs： （c） 2PACz and （d） I-2PACz. Dashed ovals in （c） mark some examples of in-grain microscopic pores［42］

图7 （A）经不同时间退火后Me-/MeO-/GM-4PACz基底上的前驱体钙钛矿薄膜的照片［61］； （B） （a） 2PACz/I原子、（b） 9CPA/I原子和（c） 9CAA/I原子的偏角［62］

Fig.7 （A） Photographs of the precursor perovskite films on Me-/MeO-/GM-4PACz substrates after annealing for different times ［61］； （B） The deviation angles of （a） 2PACz/I atom， （b） 9CPA/I atom and （c） 9CAA/I atom［62］

图8 （A） FAPbI?钙钛矿薄膜在MeO-2PACz和PTZ-CPA基底上旋涂过程中的原位PL光谱［64］； （B） FTO/Me-4PACz/钙钛矿和FTO/Ph-4PACz/钙钛矿能级图［65］； （C）在365 nm紫外光照射24 h后的C1s区域的XPS光谱［66］

Fig.8 （A） （a） In situ PL spectra for FAPbI3 perovskite films deposited on MeO-2PACz and PTZ-CPA during the spin-coating process［64］； （B） Energy level diagrams of FTO/Me-4PACz/perovskite and FTO/Ph-4PACz/perovskite［65］； （C） X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） of the C1s region with 365 nm UV light irradiation for 24 h［66］

图9 （A） SAMs修饰基底上钙钛矿前驱体液滴的接触角［68］； （B） iPSCs的长期稳定性研究： （a）最稳定的封装iPSCs在潮湿高温条件下的稳定性，使用了带MeO-2PACz的ITO和ALD ITO与DC-TMPS及MeO-2PACz； （b）最大功率点（MPP）追踪测试结果： 最稳定的封装iPSCs在85 ℃下，在模拟AM1.5 G光照（100 mW/cm2）条件下，使用了带MeO-2PACz的ITO和ALD ITO与DC-TMPS及MeO-2PACz［69］

Fig.9 （A） Contact angles with respect to perovskite precursor droplets on SAMs-modified substrates［68］； （B） Long-term stability studies of the iPSCs： （a） Damp-heat stability for the most-stable encapsulated iPSCs using ITO with MeO-2PACz and ALD ITO with DC-TMPS and MeO-2PACz； （b） MPP of the most-stable encapsulated iPSCs measured at 85 ℃ using ITO with MeO-2PACz and ALD ITO with DC-TMPS and MeO-2PACz under simulated AM1.5 G illumination （100 mW/cm2）［69］

图10 （A）对照和混合系统的分子模型俯视图； （B ）AIMD轨迹中连续的步骤展示了2种分子之间的相互作用。小圆圈内的界面结构在大圆圈区域中被放大显示； （C） 2PACz和CA基钙钛矿薄膜底界面的高分辨率原子力显微镜（AFM）图像和相应的模型［71］； （D）顺序沉积过程示意图［48］

Fig.10 （A） Top views of equilibrated molecular representations of control and mixed systems； （B） Successive steps along an AIMD trajectory showcasing the interactions between the two molecules. The interfacial structures within small circles are magnified in larger circle areas； （C） High-resolution atomic force microscope （AFM） images of the buried interfaces of 2PACz- and CA-based perovskite thin films， along with corresponding models［71］； （D） Schematic diagram of the sequential deposition process［48］

图11 （A）单一SAMs和（B）Co-SAMs的KPFM表面电位图［75］； （C）钙钛矿/硅串联太阳能电池（P/S-TSCs）的示意图； （D）最佳P/S-TSCs在正向和反向扫描方向下的电流-电压（J-V）特性曲线。 插图展示了P/S-TSCs的照片［78］

Fig.11 KPFM surface potential images of （A） single-SAMs and （B） Co-SAMs［75］； （C） A schematic illustration of the perovskite/silicon tandem solar cells（P/S-TSCs）； （D） Along with the J-V curves measured under forward and reverse scanning directions for the champion P/S-TSCs. The inset features a photograph of the P/S-TSCs［78］

图12 （A） Co-SAMs单层制造示意图［79］； （B）反式器件结构以及Co-SAMs与NiO x 和钙钛矿薄膜的相互作用的示意图［46］； （C）涂覆在ITO/2PACz 和ITO/Co-SAMs 上的Sn-Pb钙钛矿薄膜的晶格结构示意图及稳定性测试［47］

Fig.12 （A） Schematic diagram of the fabrication of Co-SAMs monolayers［79］； （B） Schematic diagram of the inverted device structure and the interaction of Co-SAMs with NiO x and perovskite films［46］； （C） Schematic diagram of the lattice structure and stability tests of Sn-Pb perovskite films coated on ITO/2PACz and ITO/Co-SAMs［47］

图13 （A） （a）锡基钙钛矿与MeO-2PACz和6PA相互作用的示意图； （b）锡基钙钛矿薄膜在PEDOT：PSS和Co-SAMs基底上的GIWAXS图像（入射角0.20（°））［80］； （B） （a）钙钛矿前驱体溶液在ITO/SAM、ITO/SAM-4NPBA和SAM-4NPBA/FAI基底上的接触角测试及旋涂后薄膜的光学图像； （b） ITO/SAM、ITO/SAM/FAI、ITO/SAM-4NPBA和SAM-4NPBA/FAI基底的AFM表面形貌图［81］； （C） （a）基于DFT的Me-4PACz在ITO和玻璃上的界面形成能（是否添加DMPU）； （b） Me-4PACz在ITO和玻璃上的堆叠能； （c）钙钛矿与Me-4PACz以及Me-4PACz+DMPU的静电势分布和相互作用能分析［82］

Fig.13 （A） （a） Schematic illustration of the interaction between tin perovskite and MeO-2PACz and 6PA； （b） GIWAXS images of tin perovskite films on PEDOT：PSS and Co-SAMs substrates at an incidence angle of 0.20 （°）［80］； （B） （a） Contact angle tests of perovskite precursor solutions on ITO/SAM， ITO/SAM-4NPBA， and SAM-4NPBA/FAI substrates， with corresponding images of perovskite films after spin-coating shown below； （b） AFM topography images of ITO/SAM， ITO/SAM/FAI， ITO/SAM-4NPBA， and SAM-4NPBA/FAI substrates［81］； （C） （a） DFT calculations of Me-4PACz with and without DMPU additive strategy on ITO and glass. Interface formation energy of Me-4PACz on glass/ITO surfaces； （b） Stacking energy of Me-4PACz on glass/ITO surfaces； （c） Electrostatic potential （ESP） distribution and interaction energy between perovskite and Me-4PACz， perovskite and Me-4PACz+DMPU［82］