Park最新Nat. Mater. ：抑制反式钙钛矿太阳能电池中PCBM二聚体的形成

实现良好调控的电子选择层对于钙钛矿太阳能电池的器件规模化与性能至关重要。尽管苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）是反式钙钛矿太阳能电池中一种极具潜力的电子选择材料，但其在环境应力下会发生二聚化，加速材料降解，并影响高质量PCBM薄膜的制备，从而损害器件的长期运行稳定性和规模化生产。

本研究深圳职业技术大学李竞白、香港科技大学章勇、中科院合肥物质科学研究院Jiajiu Ye、潘旭和成均馆大学Nam-Gyu Park等人探究了PCBM在钙钛矿表面的分子堆叠行为，发现钙钛矿表面终止基团的多样性导致PCBM层取向与分布不均，进而引发不利的二聚化。为解决这一问题，我们开发了一种分子掺杂剂FIBA，用于抑制PCBM二聚体的形成。实验室小面积器件认证效率达26.4%，1 cm²器件效率达25.3%。此外，在ISOS L-2I协议下，器件在85°C老化1,500小时后仍保持初始效率的93%。

文章亮点

1. 提出新型分子掺杂剂FIBA，有效抑制PCBM二聚化
   FIBA通过氢键、π-π堆积和卤键等多种作用力，重构PCBM分子在钙钛矿表面的排列方式，使其从近乎平躺变为垂直站立，从根本上阻断了二聚化反应路径。

2. 实现高效率与高稳定性兼备的反式钙钛矿器件
   实验室小面积器件认证效率达26.4%，1 cm²器件效率达25.3%，并在高温、光照、偏压等多重应力下展现出优异的长期稳定性。

3. 系统揭示PCBM堆叠行为与分布调控机制
   结合角分辨拉曼、SFG光谱、AFM-IR、分子动力学模拟等多种手段，深入解析了FIBA诱导PCBM有序排列与均匀分布的物理化学机制。

Liang, Z., Xu, H., Huang, Z. et al. Suppression of PCBM dimer formation in inverted perovskite solar cells. Nat. Mater. (2025).

https://doi.org/10.1038/s41563-025-02368-7

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深圳职业技术大学李竞白、香港科技大学章勇、中科院合肥物质科学研究院Jiajiu Ye、潘旭和成均馆大学Nam-Gyu Park