重大陈世建AFM新突破：界面调控使PSCs效率达25.32%，FF超86%

主要内容

在倒置（p-i-n）钙钛矿太阳能电池（PSCs）中，界面处的非辐射复合现象长期成为制约器件效率与稳定性的关键瓶颈。为突破这一技术难题，重庆大学陈世建教授、邓业浩教授与凌旭峰副研究员领衔的科研团队，创新性地引入一种金属有机盐——全氟己基乙基磺酸钾（Potassiumperfluorohexylethylsulfonate，PPFES）。该分子兼具多齿磺酸根（SO₃⁻）基团与疏水性全氟烷基尾链的独特结构，可实现对钙钛矿/电子传输层（ETL）界面的精准调控。

团队通过系统性的理论与实验研究揭示，PPFES的界面调控作用呈现三重协同效应：

其一，缺陷钝化机制——磺酸根与铅（Pb²⁺）通过强配位作用形成稳定螯合结构，有效修复钙钛矿表面未配位铅缺陷及碘空位；

其二，环境防护机制——全氟烷基尾链在界面处构建疏水屏障，将水汽渗透速率降低至原始器件的1/5以下；

其三，能带工程机制——通过分子偶极作用使电子传输层功函数下调0.3eV，实现与钙钛矿层的能级完美匹配。基于上述机制，PPFES改性器件展现出卓越的光电性能：冠军光电转换效率（PCE）达25.32%，填充因子（FF）突破86.39%，在1.55eV带隙下达到肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）极限的95.6%。

在稳定性验证方面，该器件通过多项严苛测试：

在60%相对湿度空气中持续老化1200小时后，仍保持初始效率的90%；于35℃、AM1.5G光照条件下进行最大功率点跟踪（MPPT）1300小时后，效率衰减仅12%。特别值得注意的是，PPFES的氟化尾链使钙钛矿薄膜的接触角提升至112°，显著抑制了光照下碘离子迁移引发的相分离现象，从而确保器件在连续工作状态下的长期稳定性。

本研究构建的"缺陷钝化-环境防护-能带优化"三位一体界面工程范式，为高效稳定钙钛矿光伏器件的开发提供了全新思路。通过分子水平上的界面化学设计，团队成功将器件效率推向理论极限的同时，实现了运营稳定性的数量级提升。这项突破不仅为钙钛矿太阳能电池的商业化应用扫清了关键障碍，更为第三代光伏技术的可持续发展奠定了坚实基础。

文献信息

Interface Tailoring by Multifunctional Metal–Organic Salts Enables Efficient Perovskite Solar Cells with a Fill Factor Over 86%

Guoliang Xiong, Yangbin Fu, Xufeng Ling, Hongyu Wang, Hongxin Tian, Junjun Guo, Fang Liu, Lin Gui, Shengdong Cen, Yuhang Liu, Yehao Deng, Shijian Chen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202515859