低温可印刷碳电极钙钛矿太阳能电池（C-PSCs）具有应用场景可扩展性及成本低廉等优势，是一种极具应用潜力的光伏器件。然而，其光电转换效率（PCE）目前仍低于金属电极器件，这主要归因于碳电极与钙钛矿界面之间的空穴选择性欠佳，电荷转移能量损失较大。

近日，河南大学未来技术学院、量子材料与量子能源重点实验室谭付瑞团队在顶级期刊《ACS Nano》上发表了题为“22.1% Carbon-Electrode Perovskite Solar Cells by Spontaneous Passivation and Self-Assembly of Hole-Transport Bilayer”的研究论文。该研究将一系列不同链长的季铵盐表面活性剂引入NiO_x无机空穴传输层，以此改善NiO_x纳米颗粒的分散性和成膜质量，同时为P3HT侧链提供锚定位点，优化其分子取向。密度泛函理论计算与原位掠入射广角x射线散射结果显示，HTAB凭借最佳的烷基链长度，不仅保障了NiO_x纳米颗粒的分散性和成膜性，还能与P3HT产生最强范德瓦尔斯相互作用，进而促使P3HT分子自组装，提升P3HT/NiO_x双层的电荷传输能力。飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）结果证实，HTAB中游离的Br离子能够渗透到钙钛矿薄膜内部，有效钝化钙钛矿体内未配位的Pb²⁺、卤素空位等缺陷。最终，基于上述策略构建的可印刷低温小面积C-PSCs器件和迷你模组分别实现了22.1%和18.0%的光电转换效率。

河南大学为该论文的第一完成单位。未来技术学院、量子材料与量子能源重点实验室董琛副教授为第一通讯作者，谭付瑞教授为共同通讯作者；2022级硕士研究生童俊杰为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和河南省自然科学基金的资助。

论文链接信息：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c16916. ACS Nano 2025, 19, 12960−12970.