将宽带隙钙钛矿顶层电池与窄带隙硅底层电池集成在一起的串联光伏架构是一种超越单结光伏Shockley-Queisser（S-Q）效率极限的战略方法。在晶体硅基底上单片制造钙钛矿/硅串联太阳能电池，既利用了成熟的硅制造技术，又加速了钙钛矿技术的商业化应用。与单结电池相比，多结太阳能电池由于能够更好地利用太阳光谱，因此具有更广泛的应用前景。1, 2在过去十年中，单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的认证功率转换效率（PCE）已达到1平方厘米设备的34.9%3, 4, 5，这证明了钙钛矿/硅串联太阳能电池的巨大潜力，但其在规模化生产过程中仍面临自组装分子分布不均匀的问题。
虽然自组装单层（SAMs）对于减少界面复合和实现电荷分离至关重要6, 7, 8，但它们在大面积器件中的性能往往受到分子聚集的限制。例如，[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸（Me-4PACz）虽然在其实验室规模的电池中表现出有效性，但由于其强烈的π-π堆叠作用，导致其在酒精中的溶解度低，并在涂覆过程中迅速聚集。这一问题在规模化生产时变得尤为突出，阻碍了在大面积上形成均匀的薄膜，从而严重影响了器件的可重复性和性能9, 10, 11。同时，不理想的薄膜形成会导致不均匀的覆盖率和针孔缺陷，这些缺陷会形成并联路径12，而显著的疏水性则在溶液处理过程中带来润湿性挑战。由于这些缺点，Me-4PACz在应用于钙钛矿太阳能电池（PSCs）时表现出覆盖率不足、均匀性差、溶剂耐受性低、可扩展性有限以及热稳定性差等问题。通过对咔唑基团进行结构修饰，可以增强分子间的空间位阻，从而实现更好的表面覆盖13, 14, 15, 16。然而，这种修饰主要针对咔唑基团进行微调，不足以完全解决咔唑SAMs的局限性。像Me-4PACz这样的基于咔唑的SAMs中的分子簇会形成纳米级的周期性晶格结构，在钙钛矿加工过程中容易发生相变和结构坍塌17
在这里，我们设计了一种名为4-(2,7-二苯基-9,9-二甲基吖啶-10(9H)-基)丁基膦酸（Ph-DMAcPA）的SAM，通过苯基取代和吖啶核心的修饰增强了空间位阻，改善了空穴传输层与钙钛矿之间的能量对齐。这种分子设计原则使得单层结构高度各向同性，同时实现了优异的表面覆盖率和电荷选择性。通过防止明确分子簇的形成，Ph-DMAcPA从根本上规避了紧密堆积的簇结构所带来的限制，其中空间要求高的取代基团阻止了长程π轨道的对齐11, 14。这种结构特性使得该单层在通常会破坏有序SAMs结构的加工条件下表现出显著的抗相变能力，并保持了完整性，从而解决了咔唑SAMs系统中固有的稳定性与性能之间的权衡问题。基于Ph-DMAcPA的钙钛矿/硅串联器件的性能和可重复性得到了显著提升，其认证开路电压（VOC）为2.02伏，1.163平方厘米面积的器件效率为32.4%。这种配置还减轻了面积扩大过程中的性能下降，16平方厘米的串联电池效率达到了29.4%。使用1.68 eV带隙的钙钛矿时，基于Ph-DMAcPA的单结太阳能模块的效率达到了19.1%（开孔面积为783.7平方厘米）——这是迄今为止这类光伏器件报道的最高值。此外，串联器件的稳定性也得到了显著提升，在连续1太阳光照下进行1100小时的最大功率点跟踪（MPPT）后，仍保持了96.2%的初始效率。
