南京工业大学王芳芳&李仁志&中山大学袁艺AFM: 动态应力调节分子网络引导 FAPbI3 钙钛矿定向生长

在钙钛矿太阳能电池中，高温退火及冷却过程中产生的残余拉伸应力易诱发缺陷形成与结构失稳，尤其在FAPbI₃体系中，热膨胀系数失配进一步加剧晶格应力，严重限制器件效率与长期稳定性。传统路易斯碱小分子虽可钝化缺陷，但在热或光应力下易迁移失效，难以兼顾机械支撑与应力调控。

针对这一问题，南京工业大学王芳芳&李仁志&中山大学袁艺提出动态应力调控的分子工程策略，在FAPbI₃中引入可原位聚合的路易斯碱分子4-乙烯基哌啶（VPD）。退火过程中，VPD通过强Pb–N配位钝化未配位Pb²⁺缺陷并抑制PbI₂析出，同时乙烯基原位聚合形成交联分子网络，为晶格提供“内嵌式”机械约束。该协同作用实现了应力重编程，将拉伸应力转化为有利的压缩应力，并调控结晶动力学，诱导FAPbI₃沿（100）晶向择优生长，显著提升薄膜致密性与结晶质量。得益于缺陷降低与能级匹配优化，器件表现出更长载流子寿命、更低非辐射复合损失和更高效电荷传输，最终实现25.50%的冠军效率。

此外，未封装器件在约50%湿度下存放1500小时仍保持87.5%初始效率，在最大功率点连续光照500小时后仍保持95%性能，展现出优异的环境与运行稳定性。该工作为高效、高稳定钙钛矿光伏器件提供了具有普适意义的分子设计新思路。

研究亮点：

1.动态应力调控新策略：引入可原位聚合的路易斯碱分子VPD，同时实现缺陷钝化与晶格应力重编程，突破传统小分子钝化在机械稳定性方面的局限。

2.应力-结晶协同调控：原位形成的交联分子网络将拉伸应力转化为压缩应力，诱导FAPbI3沿（100）晶向择优生长，显著提升薄膜结晶质量与载流子运输效率。

3.高效率与高稳定性兼得:器件实现了25.50%的高效率，并在高湿与连续光照条件下表现出卓越的长期稳定性。

L. Li, Z. Sun, S. Chen, et al. “ Dynamic Stress-Regulating Molecular Networks Directing Oriented Growth in FAPbI3 Perovskites.” Advanced Functional Materials (2026): e29457.

https://doi.org/10.1002/adfm.202529457

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