彭强分子整合策略同时调控晶体生长界面能量损失实现高效倒置PSCs

主要内容

严重的界面能量损耗与较差的晶体质量仍是制约高性能钙钛矿太阳能电池（PSCs）发展的核心瓶颈。针对这一问题，四川大学彭强、吴义辉等人通过分子集成策略，设计出一种多功能分子 ——1,3 - 丙二胺二巯基乙酸盐（PDA (AcSH)₂），以此作为集成结晶调节剂，实现了钙钛矿界面非辐射复合抑制与结晶过程调控的双重功效，成功攻克上述两大瓶颈。

PDA²⁺阳离子优先富集于钙钛矿 / C₆₀界面，构建起场效应钝化层，不仅抑制由界面接触引发的非辐射复合，更能促进电子提取，缓解开路电压（Voc）损失，有效降低界面能量损耗。与此同时，AcSH⁻阴离子均匀分布于整个钙钛矿活性层内，借助巯基（─SH）与羧基（─COO⁻）的双位点配位作用，精细调控晶体生长进程并钝化带电缺陷陷阱。

值得注意的是，AcSH⁻阴离子中具有还原性的巯基（─SH）官能团，还可将光热诱导产生的 I₂/I₃⁻物种还原为 I⁻，并生成可逆的二硫键（S─S）二聚体；该二聚体在紫外光照射下发生光解，实现巯基基团的再生。这一过程形成自维持氧化还原循环，既能实现动态缺陷修复，又可提升钙钛矿前驱体及薄膜的稳定性，持续抑制缺陷诱导的器件降解，保障钙钛矿材料的长期结构稳定性与器件运行稳定性。

基于此策略，经优化的小面积器件（0.09 cm²）实现 26.88% 的优异光电转换效率（PCE），经认证效率达 26.4%，且非辐射复合电压损失（Vnon-rad）低至 64 mV。该方法兼具良好的可扩展性：1 cm² 的单器件效率可达 24.92%，12.96 cm² 的迷你组件效率也达到 22.73%。在稳定性测试中，未封装的器件经 2200 h 暗态存储后，效率保持率超 96%；在 1 个太阳光照强度下经 1400 h 最大功率点跟踪（MPPT）持续运行后，效率保持率仍高于 90%。

综上，本研究证实，精准分子设计策略在协同调控钙钛矿结晶动力学、缺陷动态演化及界面能学特性，缓解体相及界面能量损耗方面具有显著成效，为制备可规模化、高效率、长寿命的钙钛矿光伏器件提供了可靠且普适的技术路径，也为研发下一代高性能、高稳定性的钙钛矿太阳能电池奠定了基础。

文献信息

MolecularIntegrationStrategyEnablesSimultaneousModulationofCrystalGrowthandInterfacialEnergyLossforEfficientInvertedPerovskiteSolarCells

YuqiYao,QiWang,Dr.WeiHui,Prof.LinSong,Prof.XiaopengXu,Prof.YihuiWu,Prof.QiangPeng

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202524806