全钙钛矿单片串联太阳能电池——其结构使得光生载流子能够无缝通过连接层——结合了高效率潜力、广泛的适应性和低能耗及低碳足迹。1,2,3,4,5得益于学术界和工业界的巨大努力，6,7,8,9,10,11,12,13,14全钙钛矿串联电池的双结器件已经实现了超过30%的功率转换效率（PCE），远超单结器件。然而，它们的稳定性提升，尤其是在高温和光照下老化时，远远落后于效率的快速进步。6,7鉴于这些器件无缝堆叠的结构，相对较少研究的连接层在决定整体稳定性方面起着关键作用，补充了广泛研究的钙钛矿活性材料。5,13,14
理想的连接层应结合高光学透明度和适当的电导率——确保最大程度地利用光线并高效地重组子电池间的载流子15——以及足够的坚固性，以保证器件的稳定性能。在先进的全钙钛矿串联电池中，连接后吸收层的典型组成包括电子传输层（ETL, C60）/原子层沉积（ALD）SnOx/超薄金（Au）（约1纳米）/空穴传输层（HTL, 聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐 [PEDOT:PSS]）5（表S1）。然而，在这种连接层中，PEDOT:PSS存在明显的寄生吸收，其酸性和吸湿性会在操作条件下引发有害的化学反应，导致钙钛矿材料严重损失和最终器件失效——例如，在锡铅（Sn-Pb）钙钛矿子电池的埋藏界面产生碘和Sn(II)氧化。16,17此外，埋藏界面处的纳米空洞和不良的界面接触会加速退化。18,19,20,21,22另一方面，连接层中的金纳米颗粒通过局域表面等离子体共振激发引入明显的寄生吸收。尽管这种吸收主要集中在可见光区域，但它减少了底部子电池用于产生串联电池光电流的近红外光。23,24此外，据报道，在约65°C的温度下，金可能会从连接层迁移到钙钛矿吸收层，引入额外的器件不稳定性来源。5,10,25因此，改进连接层设计对于实现高效全钙钛矿串联电池的高操作稳定性至关重要。
在这里，我们设计了一种两亲性共轭聚电解质改性的联噻吩-三苯胺小分子，以替代窄带隙（NBG）混合Sn-Pb钙钛矿电池（PSCs）中常用的PEDOT:PSS作为HTL（图1A）。我们证明，新的HTL能够促进高质量钙钛矿薄膜的生长，并最小化界面能级失配和光学损耗，从而实现最佳的载流子动力学和最大的准费米能级分裂（QFLS）。结果，不含甲基铵（MA）和含甲基铵的Sn-Pb钙钛矿单结电池的PCE分别达到了24.0%和24.2%，稳定性也显著提高。在制备串联电池之前，我们进一步开发了5纳米厚的氧化锌（IZO）层，具有高透明度和足够的垂直导电性，作为复合结，从而消除了对扩散性和吸收性金属的需求。组装的连接层使得在高温和模拟阳光的共同应力下，仍能成功制备出效率高达30.5%的双结串联电池，并具有延长的操作稳定性。受到这一结果的鼓舞，我们进一步使用三结结构评估了这些连接层的通用性，该器件的PCE值达到了27.1%。
