昆工陈江照AM新策：原位构建物稳晶界，助倒置钙钛矿电池高性能

主要内容

长期以来，残留碘化铅（PbI₂）光分解引发的晶界（GBs）不稳定性，犹如一道难以跨越的鸿沟，严重制约着钙钛矿太阳能电池（PSCs）在稳定性与光电转换效率（PCE）上的协同提升。在此科研困境下，昆明理工大学陈江照教授、黄惠教授带领科研团队勇攀高峰，成功提出一种极具创新性的晶界稳定化策略，该策略聚焦于对钙钛矿薄膜内不稳定的残留 PbI₂进行精准调控。

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创新策略：2 - IM 引入与 2 - IMPbI₂生成

团队独具匠心地将 2 - 碘咪唑（2 - IM）引入钙钛矿前驱体溶液。经深入研究，发现 2 - IM 能在晶界这一关键位置，与不稳定的残留 PbI₂发生原位反应，生成具有有序六方层状晶体结构的稳定金属 - 有机配合物 2 - IMPbI₂。

通过多种先进表征手段和全面性能测试，团队揭示出 2 - IMPbI₂相较于传统 PbI₂的显著优势。在缺陷钝化方面，2 - IMPbI₂能更精准地填补晶界缺陷，减少电荷复合中心；在稳定性上，其独特的晶体结构使其更能抵抗外界环境因素的影响。同时，2 - IMPbI₂的形成对钙钛矿结晶过程起到积极促进作用，有效抑制离子迁移，减轻相分离带来的负面影响，为载流子传输开辟了“高速通道”，进而实现 PCE 和稳定性的双提升。

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器件突破：高效制备与性能刷新

基于这一精妙的晶界调控策略，团队在器件制备领域取得重大突破。所制备的倒置 1.66 eV 带隙的 PSCs 实现了 24.12%的 PCE，这一成绩跻身目前 1.66 eV PSCs 报道的最高水平行列。

更令人振奋的是，该策略展现出强大的通用性，团队成功制备出高效 1.53 eV 带隙的 PSCs，其 PCE 高达 26.84%，刷新了相关领域纪录。此外，针对含有 2 - IMPbI₂的倒置宽带隙 PSCs，团队开展了严苛的长期稳定性测试。在连续 1000 小时最大功率点运行以及 85 ℃热应力环境下持续 500 小时后，器件分别保持了初始效率的 94%和 90%，充分彰显了该策略在实际应用中的卓越可靠性和稳定性。

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三、总结展望：树立标杆与开辟新径

综上所述，陈江照教授、黄惠教授团队开发的这一新型晶界稳定化策略，通过将 2 - 碘咪唑（2 - IM）巧妙融入钙钛矿前驱体溶液，实现了晶界处不稳定残留 PbI₂的原位转化，生成稳定的 2 - IMPbI₂。

与 PbI₂相比，2 - IMPbI₂凭借独特晶体结构和化学性质，在缺陷钝化和稳定性方面表现卓越，能更高效地钝化晶界缺陷、抑制卤化物离子迁移、阻止相分离并促进载流子传输，从而显著提升 PCE 和稳定性。该策略不仅使倒置 1.66 eV 和 1.53 eV 带隙钙钛矿太阳能电池分别达到 24.12%和 26.84%的高 PCE，为对应带隙倒置钙钛矿太阳能电池性能提升树立新标杆，而且所制备的含有 2 - IMPbI₂的倒置宽带隙钙钛矿太阳能电池在长时间运行和热老化测试中稳定性优异。

本研究通过创新性晶界调控方法，为降低钙钛矿薄膜缺陷密度、减轻残留 PbI₂不利影响提供了全新思路和有效方案，为钙钛矿太阳能电池的高效稳定发展开辟了崭新路径。

文献信息

Stabilizing Grain Boundaries by In Situ Formation of Robust Layered Metallo-Organic Complex toward High-Performance Inverted Perovskite Solar Cells

Hu Li, Yingying Peng, Zhipeng Wu, Jun Guo, Chao Gao, Yapeng He, Hui Huang, Jiangzhao Chen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202511124