AFM：空间自组装离子桥策略攻克倒置钙钛矿太阳能电池中钙钛矿/PCBM异质结难题

在倒置钙钛矿太阳能电池（IPSCs）中，钙钛矿（PVSK）/[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯（PCBM）异质结的能量损失严重制约了器件性能与稳定性。尽管离子液体（ILs）作为添加剂和埋底界面修饰剂具有独特优势，但其在该异质结处的潜力尚未充分挖掘，机理认识仍不足。

本文贵州大学梁永超、桂林电子科技大学张坚和熊健等人首次提出利用离子液体1-己基-3-甲基咪唑双（三氟甲基磺酰）亚胺（HMB，由[TFSI⁻]和[HMIM⁺]组成）的空间自组装离子桥策略来克服这一损失。借助[TFSI⁻]/[HMIM⁺]与PVSK和PCBM的差异相互作用，阴阳离子在其界面发生空间分离（[TFSI⁻]在PVSK侧，[HMIM⁺]在PCBM侧）。HMB因此自发组装为[PVSK–TFSI⁻]–[HMIM⁺–PCBM]结构，从而增强界面电耦合、钝化缺陷、改善PCBM成膜并构建强内建电场。得益于该策略，实现了缺陷钝化、界面接触改善、离子迁移抑制和残余应力释放，显著提升了IPSCs的性能与稳定性。采用该策略获得了25.24%的高功率转换效率，在已报道的ILs修饰PVSK/PCBM异质结的IPSCs中表现突出。

此外，HMB器件在常温N₂中1000小时、65°C加热300小时以及1 sun光照下最大功率点追踪934小时后，分别保持了初始PCE的99.56%、97.19%和84.05%，均优于对照器件。

文章亮点：

1. 创新空间自组装离子桥机制：利用HMB离子液体中[TFSI⁻]与[HMIM⁺]分别对钙钛矿和PCBM的选择性相互作用，实现了阴阳离子的空间分离与自发组装，在异质结界面上形成定向的离子桥与界面偶极，有效调控能级排列并抑制载流子复合。

2. 高效与高稳定性兼具：基于该策略的冠军器件效率达25.24%，是目前ILs修饰PVSK/PCBM异质结IPSCs中的领先水平；器件在光照、高温、湿热等多种苛刻条件下均表现出优异的长期稳定性，例如在常温N₂中1000小时仍保持99.56%的初始效率。

3. 多尺度协同优化：HMB不仅钝化了钙钛矿表面与体相缺陷，还改善了PCBM的成膜质量与覆盖均匀性，同时通过界面偶极增强了内建电场、降低了电荷提取势垒，实现了缺陷控制、界面修饰与电荷动力学的协同提升。

Y. Pu, Y. Liang, Z. He, et al. “ Spatial Self-Assembled Ionic Bridge Strategy for Overcoming Perovskite/PCBM Heterojunction Issues in Inverted Perovskite Solar Cell.” Advanced Functional Materials (2026): e31831.

https://doi.org/10.1002/adfm.202531831

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