AFM环状离子液体突破极限：环境制备钙钛矿电池效率近25%，湿热干小时不衰减！

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转换效率已超过26%，但其制备仍依赖惰性气氛处理和有毒反溶剂，阻碍了其规模化发展。

本文韩国首尔市立大学Min Kim、群山市国立大学JungYup Yang和忠南国立大学Jaewon Lee等人报道了一种在环境条件（相对湿度<50%）下制备PSCs的方法，采用环尺寸可调的N-杂环铵离子液体（ILs）——1-(2-乙氧基乙基)-1-甲基吡咯烷鎓（PYR+）和1-(2-乙氧基乙基)-1-甲基哌啶鎓（PIP+）——修饰的乙酸乙酯作为反溶剂。对比分析表明，环尺寸较小的PYR+阳离子不仅能促进超薄界面低维钙钛矿层的形成、增强（100）α相取向并抑制陷阱态，还能诱导有益的面内压缩晶格应变，共同获得具有优异结晶质量的高质量薄膜。在一太阳光照和偏压下的原位GIWAXS表明，IL处理可防止α→δ相变和PbI₂生成，与稳定的光电流输出直接相关。采用PYR+的PSCs实现了24.7%的冠军效率，并在湿热（85°C/85% RH）应力下1000小时后仍保持初始效率的90%以上。

这些发现确立了环尺寸可调的N-杂环铵离子液体作为可扩展、多功能添加剂，适用于环境制备、高性能和耐用的PSCs。

研究亮点：

1. 首次在环境条件下实现高性能钙钛矿太阳能电池制备，采用绿色反溶剂乙酸乙酯，结合环尺寸可调的N-杂环铵离子液体，实现24.7%的高转换效率。

2. PYR+离子液体诱导形成超薄低维钙钛矿界面层与压缩晶格应变，显著提升薄膜结晶质量、相稳定性和载流子传输性能。

3. 通过原位GIWAXS揭示离子液体有效抑制α→δ相变与PbI₂生成，器件在湿热测试（85°C/85% RH）1000小时后仍保持90%以上效率，具备优异的环境与操作稳定性。

J. Cha, J. Shin, D. Baek, et al. “ Cyclic Structured Ionic Molecules Formulating Multi-Dimensional Perovskite Structures of Highly Stable and Efficient Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e21541.

https://doi.org/10.1002/adfm.202521541

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