本工作在自组装分子2PACz的基础上，引入吲哚并[3,2-b]咔唑来替换原有咔唑核，设计并合成了新型自组装分子2PICz（图1），并利用UV-Vis测试了溶液和旋涂在FTO电极上的（FTO/2PICz）薄膜的吸收光谱。尽管2PICz的吸收光谱相较于2PACz发生了明显地红移，但是薄膜的寄生吸收很弱，不会对钙钛矿的吸光造成影响。DFT计算和电化学测试结果均表明，2PICz的HOMO能级相较于2PACz有明显的提高。
图1. (a) 2PICz合成路线；(b) 2PACz和2PICz在THF溶液中的吸收光谱；(c) 2PACz和2PICz的HOMO图像。
图2. (a) 薄膜能级排列示意图；(b) 空白FTO和FTO/2PICz样品的Sn 3d轨道XPS光谱；(c) 钙钛矿前驱体溶液在FTO/2PICz和FTO/2PACz上的接触角；(d) FTO/2PICz和FTO/2PACz薄膜的导电原子力显微镜图像。
引入吲哚基团后，FTO/2PICz相较于FTO/2PACz对钙钛矿前驱体溶液表现出了更好的浸润性，提高了薄膜的覆盖率（图2）。导电原子力显微镜结果表明，FTO/2PICz的导电性明显优于FTO/2PACz样品，其表面电流密度更高。从X射线光电子能谱-能量色散谱测试可以看到，FTO/2PACz样品上不同区域之间的P元素（由磷酸基团代表SAM分子）强度分布差别很大，可能是由于2PACz在表面聚集导致的不均匀性引起；相反地，2PICz在不同区域的强度分布基本一致，说明2PICz在FTO表面形成的薄膜更加均匀。
图3. 基于2PICz和2PACz HSL的钙钛矿太阳能电池的(a) J-V曲线和(b) EQE谱；(c)基于2PICz和2PACz的PSCs在AM 1.5G照明下在MPP下跟踪的PCE；有效面积为1 cm2的基于2PICz器件的(d) J-V曲线和(e) EQE谱；(f) 基于2PICz和2PACz HSL的钙钛矿太阳能电池效率统计。
图4. 未封装器件在(a) 25℃和(b) 65℃惰性气氛下的稳定性测试；(c)模拟1个太阳光照（白光LED）下未封装2PICz器件的MPP稳定性跟踪。
为了研究SAMs对光伏性能的影响，研究人员制备了FTO/HSL/Perovskite/PCBM/BCP/Ag结构的反式器件，并对其进行了表征(图3）。与2PACz的参照器件相比，基于2PICz HSL的反式器件在各个光伏参数上都有显著提高，器件重现性得到提升。基于2PICz小面积器件（0.071cm2）实现了25.51%的最高光电转换效率（认证效率为25.28%），且在更大面积（1cm2）的器件中实现了超过24%的效率。在黑暗条件下，通过测量纯空穴器件的J-V曲线评估了钙钛矿膜的缺陷态密度。结果发现，基于2PICz修饰后的器件表现出更低的缺陷态密度。此外，2PICz器件的暗电流比2PACz也有明显地降低。稳定性研究表明，未封装的2PICz器件在N2氛围25℃和65℃条件下均表现出良好的储存稳定性（图4）。同时，在一个太阳强度的LED光照下经过650 h仍能保持初始效率的80%。
