西北工业大学宋霖Nano Eneryg：混合间隔阳离子稳定2D钙钛矿钝化层实现高效稳定钙钛矿太阳能电池

通过苯乙基碘化铵（PEAI）后处理钙钛矿薄膜是钝化表面缺陷以提升器件性能的常用方法，但PEAI诱导的2D钙钛矿在稳定性测试初期会出现快速性能衰减。

西北工业大学宋霖等人揭示了这一现象的机制：PEAI形成的n=1相（(PEA)₂PbI₄）在空气中会逐步降解，而n=2相（(PEA)₂FAPb₂I₇）则保持稳定。为解决此问题，研究团队提出用NMA⁺（1-萘甲基铵）部分替代PEA⁺，显著提升了n=1相的结构稳定性。

优化后的器件实现了25.7%的冠军效率（开路电压1.187 V），且在空气（30%-40%湿度）中老化100小时后效率仅衰减6%，远优于PEAI处理器件的20%衰减。此外，稳定的n=2相可捕获3D钙钛矿中的热载流子，进一步提升了器件性能。

文章亮点总结

1. 揭示PEAI钝化层的降解机制
   首次发现PEAI诱导的2D钙钛矿中n=1相（(PEA)₂PbI₄）在空气中易降解为δ相，而n=2相（(PEA)₂FAPb₂I₇）结构稳定。通过DFT计算证实，PEA⁺与[PbI₆]⁴⁻的结合能较低（~4357 kcal/mol）是导致不稳定的关键原因。

2. 混合阳离子策略提升稳定性
   采用PEAI/NMAI混合溶液处理薄膜，NMA⁺的引入使n=1相结合能提升至~5535 kcal/mol，显著抑制了降解。老化20小时后，混合阳离子处理的薄膜表面缺陷密度（Nₜ）保持稳定，而PEAI处理样品Nₜ增加30%。

3. 热载流子捕获与高效器件性能
   稳定的n=2相可有效捕获3D钙钛矿中的热载流子，减少非辐射复合。优化后的器件效率达25.7%，初始老化阶段效率损失降低至6%（PEAI器件为20%），且在氮气中1600小时后仍保持95%的初始效率。

Ruiqian Chen, Lei Gu, Jiacheng Su, Yang Feng, Haoran Deng, Jie Zhang, Yaqi Bao, Dourong Wang, Xinyue Song, Lei Zhao, Lin Song,

Stabilizing 2D perovskite passivation layer with mixed spacer cations for efficient and stable perovskite solar cells,

Nano Energy,

2025,

110904,

ISSN 2211-2855,

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110904.

(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285525002630)

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