偶极子驱动固液反应与载流子提取赋能两步法钙钛矿光伏器件

主要内容

在分步（两步法）沉积工艺中，阳离子盐在碘化铅中的扩散反应直接决定光伏钙钛矿薄膜的均匀性与光电性能，因此从独特的传质动力学角度对该过程进行精准调控具有至关重要的意义。针对这一核心问题，南昌大学陈义旺、谈利承等人提出一种偶极驱动扩散策略，通过引入强双极分子内盐（PPS）实现自适应界面反应，为钙钛矿薄膜制备与器件性能提升提供了创新性技术方案。

该策略中，PPS与钙钛矿组分间的偶极相互作用可产生额外偶极吸引力，驱动阳离子发生高能扩散并介导晶体生长过程，不仅显著提升阳离子传质效率及碘化铅向钙钛矿薄膜的相转化程度，还能促成预沉积碘化铅（PbI₂）与后续阳离子盐间的自适应固-液界面反应，最终制备出形貌规整、有害缺陷少、成膜质量优异的钙钛矿薄膜。同时，具有偶极结构的PPS可有效调控局域介电环境，促使本征偶极子排列更规整，大幅提升器件内建电势（V），进而实现光生载流子的高效分离、传输与提取。

性能测试结果表明，经PPS优化的钙钛矿太阳能电池，最优光电转换效率（PCE）显著提升至25.83%，且多重应力条件下的长期稳定性同步得到改善：在遵循ISOS-D-1和ISOS-D-2标准的测试条件下持续近1500小时后，器件分别保留初始效率的98%和86%。

综上，本研究创新性地证实，PPS的偶极效应在调控两步法钙钛矿薄膜的扩散反应动力学及器件载流子传输动力学中发挥关键作用，成功解决了两步法制备过程中被忽视但至关重要的固-液界面自适应反应问题，为调控钙钛矿薄膜结晶过程与光生载流子传输提供了有效策略，助力推动钙钛矿太阳能电池（PVSCs）的技术发展与产业化进程。

文献信息

Dipole-DrivenAdaptiveSolid–LiquidReactionandCarrierExtractioninTwo-Step-MethodHalidePerovskitePhotovoltaics

JiaYang,YikunLiu,LichengTan,YiwangChen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.74051