研究团队在 UNIST 通过一种全新的界面工程策略，大幅提升了钙钛矿/有机串联太阳能电池（POTSCs）的性能和耐久性。相关成果发表在《Energy & Environmental Science》期刊上。研究表明，通过在分子尺度上精确调控自组装单分子层（SAMs），可以构建更稳定且高效的太阳能器件，并为太阳能驱动制氢提供新的技术路径。

POTSCs 被视为极具潜力的新一代光伏技术，通过组合不同类型的光吸收材料来最大化能量转换效率。然而，长期以来，透明电极与钙钛矿吸收层之间界面的化学与结构不稳定性，一直是限制其在真实工作条件下可靠性和寿命的关键瓶颈。

由碳中和研究生院的金镇永教授、金东锡教授，以及能源与化学工程学院的申承宰教授共同领导的研究团队，提出了一种化学方式来稳定这一关键界面。他们将研究重点放在一种名为 2PACz 的自组装单分子层上，该材料在太阳能电池中负责促进空穴的有效提取。

研究人员通过引入碳酸钾（K₂CO₃），诱导 2PACz 分子发生受控去质子化，即有选择地从其膦酸基团中部分移除氢离子。

这一过程生成了单去质子化和双去质子化的混合物（统称为 2PACz-K），这些带负电荷的物种能够与氧化铟锡（ITO）透明电极形成更强、更稳定的化学键。增强的键合显著提高了界面对制备过程中所用溶剂的耐受性，从而保持界面层的均匀性与结构稳定性。

基于这种经化学调控的界面构筑的器件展现出优异的光伏性能：钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）达到 25.1%，开路电压（VOC）高达 2.23 V。

在稳定性方面，这些电池在模拟太阳光照条件下连续运行 220 小时后，仍能保持超过 80% 的初始效率，显示出显著提升的运行可靠性和抗衰减能力。

研究团队还将这一界面工程策略拓展应用到用于水分解的光电化学（PEC）电池中。基于该方法构建的串联 PEC 器件实现了 2.16 V 的高光电压，并在无需外加偏压的条件下，达成 7.7% 的太阳能制氢转换效率（STH），为太阳能驱动的实际制氢应用迈出关键一步。

金镇永教授指出，通过在分子层面精确调控界面的化学状态，团队得以同时提升太阳能器件的效率和长期稳定性。这一策略为构建将阳光直接转化为电能和氢气的一体化系统提供了重要思路，有望支撑未来可持续能源技术的发展。