葛子义团队用TPTA建晶格稳定网，阻断Sn-Pb钙钛矿光热-机械降解

主要内容

全钙钛矿叠层太阳能电池（PTSCs）具备超越肖克利 - 奎塞尔（Shockley - Queisser，SQ）理论极限的巨大潜力。然而，受多尺度物理耦合引发的自增强光热 - 机械降解机制影响，其实际应用面临严峻挑战。

中科院宁波材料所葛子义研究员和刘畅研究员带领团队开展研究，将多功能聚胺配体三苯基三胺硫代磷酸盐（triphenyltriamine thiophosphate，TPTA）引入锡铅（Sn - Pb）钙钛矿溶液体系，构建了由I - Sn - N配位介导的晶格稳定框架，从抑制周期性振荡、调节应力等多个维度切断了光热 - 机械耦合路径。

基于此，单结Sn - Pb钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转换效率（photoelectric conversion efficiency，PCE）达到23.4%，且在最大功率点（maximum power point，MPP）跟踪950小时后，仍能保持初始性能的94.9%。当该器件集成至两端（2 - terminal，2T）叠层结构时，PCE提升至29.6%（认证PCE为28.9%），连续运行900小时后，仍可保持初始效率的93.4%。

团队还提出了一种有效的分子设计策略，以应对锡铅（Sn - Pb）窄带隙（NBG）钙钛矿材料存在的晶格不稳定、应变不均以及卤化物迁移等关键问题。在众多添加剂中，具有高偶极矩和多位点锚定效应的TPTA在强化Sn - I键、抑制晶格振动、缓解局部应力以及稳定Sn - Pb钙钛矿晶格方面表现最为突出。通过解除光热 - 机械反馈循环、阻断多尺度降解级联反应，TPTA促使形成均匀且稳固的晶格结构，使其在运行条件下保持稳定。因此，优化后的NBG钙钛矿太阳能电池（PSCs）同样实现了23.4%的光电转换效率（PCE），连续运行950小时后仍能保持94.9%的效率。将其集成至两端（2T）全钙钛矿叠层太阳能电池（PTSC）结构中时，实现了29.6%的PCE（认证PCE为28.9%），运行900小时后仍能保持93.4%的效率。

本研究为打破自增强的光热 - 机械降解循环提供了极具说服力的解决方案，代表了实现基于Sn - Pb钙钛矿器件高结构稳定性和运行稳定性的可行途径，为下一代光伏技术的商业化应用奠定了坚实基础。

文献信息

Decouplingphotothermal-mechanicaldegradationthroughlattice-stabilizingnetworksinSn–Pbperovskitesandall-perovskitetandemsolarcells

HaibinPan,YangBai,KexuanSun,MingYang,RuijiaTian,YuanyuanMeng,JiangweiGao,YaohuaWang,JingnanWang,ShujingZhou,ZhenhuaSong,LuXiaoyi,ChangLiu&ZiyiGe

https://www.nature.com/articles/s41467-025-64274-5