葛子义团队研发空间柔性酰胺衍生物，倒置钙钛矿电池效率达26.34%

主要内容

设计具备多种协同效应的添加剂钝化剂，是调控钙钛矿（PVK）晶粒生长、降低PVK薄膜缺陷密度的有效手段。在此背景下，中科院宁波材料所葛子义研究员团队（成员包括谢莉莎副研究员、杨孟锦研究员）与大连理工大学微电子学院梁红伟教授团队展开联合研究，创新性地将一种具有空间柔性的多位点酰胺衍生物——N-(叔丁基)-4-脲基苯甲酰胺（NUNB）引入钙钛矿体系。

NUNB分子具有独特优势。其空间柔性的C═O/N─H官能团可与钙钛矿相互作用，实现缺陷钝化；同时，能与FA⁺/MA⁺形成氢键，有效调控结晶过程。基于这些特性，研究团队成功制备出高质量钙钛矿薄膜，该薄膜晶粒尺寸更大、残余拉应力更低、缺陷密度更少。

在器件性能提升方面，NUNB发挥了关键作用。它能够调控电荷传输行为，抑制陷阱辅助的非辐射复合，显著提升了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的稳定性。最终，经NUNB处理的PSCs取得了26.34%的优异光电转换效率（认证效率达26.03%），这一成果得益于其适宜的能级匹配、更长的载流子寿命以及更高效的载流子提取/传输过程。同时，该器件还展现出卓越的热稳定性和运行稳定性。此外，基于该策略制备的刚性组件效率高达21.92%，验证了其规模化应用的潜力。

从微观机制来看，理论计算表明，NUNB含有大量活性位点（如C═O/N），可通过与Pb²⁺以及FA⁺/MA⁺形成配位键和氢键，与钙钛矿发生有效的化学钝化作用。它还能钝化相邻钙钛矿晶体晶界（GBs）处的缺陷，有效桥接并稳定晶界。而且，引入NUNB可增大晶粒尺寸、缓解残余拉应力，并减少PVK薄膜中陷阱辅助的非辐射复合。这些微观层面的改善，进一步解释了器件性能提升的原因，也使得经NUNB修饰的器件开路电压（Voc）和填充因子（FF）显著提升。

总体而言，该联合研究证实了空间柔性多位点酰胺衍生物在稳定钙钛矿太阳能电池方面的显著优势，为钙钛矿的有效钝化提供了新途径，有助于推动钙钛矿光伏技术的商业化进程。

文献信息

SpatiallyFlexibleMultisiteAmideDerivativeEnhancesthePerformanceofInvertedPerovskiteSolarCellsandModules

SongyuDu,XinyuTong,WeifuZhang,XingzhengYan,YanyangZhou,JinfengGe,YuanLuan,HaoweiGuan,MengjinYang,HongweiLiang,LishaXie,ZiyiGe

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202503781