四川大学吴义辉&彭强Angew：分子集成策略同步调控晶体生长与界面能量损失实现高效倒置钙钛矿太阳能电池

严重的界面能量损失与较差的晶体质量仍是高性能钙钛矿太阳能电池面临的主要限制。

本文四川大学吴义辉和彭强等人报道了一种通过分子集成策略设计的多功能分子——1,3-丙二胺二巯基乙酸酯（PDA(AcSH)₂），可同时解决上述挑战。PDA²⁺阳离子优先富集在钙钛矿/C₆₀界面，建立场效应钝化，抑制界面接触诱导的非辐射复合；同时，AcSH⁻阴离子均匀分布于整个钙钛矿层，通过–SH和–COO⁻双位点配位调控晶体生长并钝化带电缺陷。AcSH⁻中可还原的–SH基团还能将光热生成的I₂/I₃⁻物种转化为I⁻，形成可逆的S–S二聚体，并在紫外光照下光解再生–SH基团，从而实现动态缺陷修复的自维持氧化还原循环，增强前驱体与薄膜的稳定性。优化后的小面积（0.09 cm²）器件实现了26.88%的优异效率，非辐射电压损失仅为64 mV。该策略具有良好的可扩展性，在1 cm²器件和12.96 cm²微型模组上分别实现了24.92%和22.73%的效率。

本工作凸显了合理分子设计在同时抑制体相与界面能量损失方面的有效性，为下一代高性能、高稳定、可扩展的钙钛矿太阳能电池开辟了道路。

研究亮点：

1. 单分子双功能集成设计：巧妙设计PDA(AcSH)₂分子，其阳离子部分（PDA²⁺）在钙钛矿表面富集，通过场效应钝化抑制界面非辐射复合；阴离子部分（AcSH⁻）均匀分布于体相，通过–SH/–COO⁻双位点配位调控结晶并钝化缺陷，实现“一分子”同步解决界面与体相问题。

2. 动态自修复氧化还原循环：AcSH⁻中的–SH基团可还原光热产生的I₂/I₃⁻，自身氧化为S–S二聚体；该二聚体在紫外光照下（并可借助钙钛矿中金属Pb的电子）再生–SH，形成可持续的氧化还原循环，实现长期动态缺陷修复与稳定性提升。

3. 高效率、低损失、高可扩展性：优化后小面积器件效率达26.88%（认证26.4%），非辐射电压损失仅64 mV；策略成功拓展至1 cm²器件（24.92%）和12.96 cm²微型模组（22.73%），并展现出优异的长期储存与运行稳定性，具备规模化应用潜力。

Molecular Integration Strategy Enables Simultaneous Modulation of Crystal Growth and Interfacial Energy Loss for Efficient Inverted Perovskite Solar Cells

Yuqi Yao, Qi Wang, Dr. Wei Hui, Prof. Lin Song, Prof. Xiaopeng Xu, Prof. Yihui Wu, Prof. Qiang Peng

First published: 24 December 2025

https://doi.org/10.1002/ange.202524806

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