云大马文会最新small：抑制离子迁移实现高效稳定宽带隙PSCs

主要内容

宽带隙（带隙＞1.65eV）钙钛矿材料因溴含量较高，普遍存在严重的光致相分离问题，这会对器件性能与稳定性造成不可逆损害。该降解现象的主要诱因是：在光热应力作用下，碘离子（I⁻）发生迁移并进一步转化为碘分子（I₂），最终导致器件性能不可逆衰减。为攻克这一关键难题，云南大学马文会、张文华及昆明理工大学李绍元等人提出一种新型疏水改性纤维素衍生物L12-羧甲基纤维素钠（L12-CMCNa），通过界面工程策略显著提升了带隙为1.68eV的宽带隙钙钛矿太阳能电池（PSC）的性能与稳定性。

L12-CMCNa的作用机制源于其独特的双重钝化效应：一方面，分子上的羧基阴离子（–COO⁻）与羟基（–OH）官能团可锚定于钙钛矿/富勒烯（PCBM）异质结界面，通过钝化未配位铅离子（Pb²⁺）缺陷与碘空位，有效抑制碘离子迁移；另一方面，该改性剂能与薄膜中残余的碘化铅（PbI₂）发生反应，原位生成低维钙钛矿包覆层，进一步降低缺陷密度。这种缺陷锚定与阻挡层构建的协同作用，可有效束缚可迁移离子，进而同步提升器件的光电转换效率与稳定性。

实验结果表明，经L12-CMCNa改性的最优器件实现了23.25%的优异光电转换效率（PCE），同时获得83.80%的高填充因子（FF）与1.27V的高开路电压（Voc）。在稳定性测试方面，依据国际标准协议（ISOS）测试，未封装器件展现出卓越性能：在1个太阳光照强度下连续工作1000小时（ISOS-L-1I）、相对湿度30%环境中存储800小时（ISOS-D-1），以及65℃条件下老化1000小时（ISOS-D-2I）后，分别维持初始效率的90%以上、90%以上及95%；尤其在氮气氛围下持续光照1000小时后，效率保持率更高达92%以上。这种高效率与高稳定性的双重优势，使该类器件跻身目前已报道的稳定性最佳的1.68eV宽带隙钙钛矿太阳能电池行列，也证实了采用L12-CMCNa开展界面工程是改善宽带隙钙钛矿薄膜形貌、光电特性及综合性能的高效策略。

文献信息

Multifunctional Cellulose Derivative Enables Efficient and Stable Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells by Inhibiting Ion Migration

Chaoqi Liu, Jun Chu, Xixi Yu, Xiuhua Chen, Tao Zhu, Shaoyuan Li, Zhongqiu Tong, Wenhua Zhang, Wenhui Ma

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202512469