钙钛矿太阳能电池，光伏领域的“颠覆者”。

它高效、便宜、可溶液加工，被认为是下一代光伏的“头号种子”。近年来，自组装单分子层（SAM） 作为空穴传输层，让钙钛矿电池效率一路飙升。然而，SAM有一个“阿喀琉斯之踵”——锚定不牢。在高温、光照等长期运行条件下，SAM分子容易从基底上脱附，导致器件性能断崖式下跌，严重制约了其实用化进程。

苏州大学李永舫院士、李耀文教授、陈先凯教授团队与东南大学张天恺教授合作，想到了一个“分子级”的解法。

他们设计了一种具有给体-受体-给体（D-A-D）共振结构的新型SAM分子——FMTPA-CPA。通过分子内电子共振效应，大幅增加了锚定基团上的负电荷密度，从而显著强化了磷酸基团与ITO基底之间的共价锚定键合。

成果于2026年7月22日发表于《自然》。

刚性小面积器件经认证效率达27.69%，柔性器件效率达26.64%，大面积组件（15.64 cm²）效率达23.63%。更令人惊叹的是，器件在85°C、1080小时连续运行后效率保持率高达99%，在-40°C至85°C的720次严苛热循环后仍保持98%的效率。

用“共振”给分子充电，让锚定更牢固

研究团队合成了三种SAM分子进行对比：

• 2PACz：弱给体-受体型，分子内电荷转移极弱（0.042 e），偶极矩仅2.1 D。
• FTPA-CPA：普通给体-受体型，有一定电荷转移（0.115 e），偶极矩3.6 D。
• FMTPA-CPA：D-A-D共振型，电荷转移量达0.178 e，分子偶极矩高达10.5 D。

Figure 1（D-A-D型SAM中强分子内电荷再分配）

电子共振带来的“充电”效果，直接体现在锚定强度上：

XPS测试证实，经乙酸洗涤后，FMTPA-CPA的P/In信号比保持率远高于对照样品。原位高温FTIR显示，FMTPA-CPA在85°C热老化过程中PO₃²⁻特征峰保持稳定，而对照分子逐渐偏移且强度下降。ToF-SIMS进一步证实，在85°C光照老化1000小时后，2PACz的PO信号已从界面扩散至整个钙钛矿层，而FMTPA-CPA始终保持在界面处。

Figure 2（D-A-D共振SAM对基底的强锚定）

更“匀”的分子层：抑制聚集，提升覆盖

除锚定强度外，SAM分子的聚集行为同样关键。分子动力学模拟显示，2PACz的二聚体形成能高达-61.9 kJ/mol，表面覆盖率仅50.2%；而FMTPA-CPA的二聚体形成能降至-40.0 kJ/mol，覆盖率提升至66.3%。扫描电镜证实，2PACz上的钙钛矿埋底界面存在明显纳米空洞，而FMTPA-CPA上的埋底界面致密均匀。

得益于此，ITO/FMTPA-CPA/钙钛矿叠层结构的PLQY达7.1%，显著高于FTPA-CPA（4.7%）和2PACz（2.1%），界面非辐射复合被有效抑制。

Figure 3（致密均匀的D-A-D共振SAM及其形成的高质量钙钛矿薄膜）

数据：效率与稳定性双破纪录

冠军刚性器件（0.063 cm²）经TÜV SÜD认证效率27.69%（Voc=1.20 V，Jsc=26.59 mA/cm²，FF=86.64%），刷新了SAM基钙钛矿电池的最高纪录。

更令人震撼的是其稳定性：

• ISOS-L-2（85°C MPPT）：1080小时后保持约99%初始效率（对照仅55-71%）
• ISOS-L-2+紫外（含4.4%紫外）：1080小时后保持93%（对照600小时后仅剩26-74%）
• ISOS-T-3（-40°C↔85°C热循环）：720次循环后保持98%（对照性能急剧衰减）
• ISOS-D-2（85°C热应力）：保持约95%初始效率（对照仅剩48-84%）

Figure 4（基于D-A-D共振SAM的增强效率与稳定性）

研究意义

第一，从分子根源上解决了SAM脱附这一核心瓶颈。

以往研究大多关注SAM的局部性能优化，而这项研究聚焦于界面材料与电极间的脱附现象，提出了全新的研究方向。通过D-A-D共振结构设计，从分子层面强化了P-O-In共价键合，同时利用电荷离域效应优化了载流子传输。

第二，让钙钛矿电池真正具备了“走出实验室”的底气。

在85°C高温、紫外辐照、极端热循环等多重应力下，器件效率保持率超过95%甚至99%——这些数据已满足国际稳定性测试标准的严苛要求。

第三，为各类需要稳定界面修饰的光电器件提供了通用策略。

该D-A-D共振SAM设计理念对LED、光电探测器等需要稳定界面的器件同样具有借鉴意义。

论文信息：Electronic-resonance enhanced molecule for perovskite solar cells，Nature，2026，DOI: 10.1038/s41586-026-10919-4

总结：

设计D-A-D共振SAM分子→电子共振增强锚定基团负电荷密度→强化P-O-In共价键合→抑制分子脱附与聚集→认证效率27.69%→85°C/1080小时MPPT保持99%效率→为钙钛矿电池稳定性提供分子级解决方案。