华北电力李亮&李美成AM：定制化芳基硼酸衍生物稳定倒置钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿八面体结构

埋底界面处钙钛矿中卤素离子的缺失仍是限制高效倒置钙钛矿太阳能电池稳定性的关键因素，这主要源于钙钛矿晶格的亚稳特性。

本文华北电力大学李亮和李美成等人通过系统研究芳基硼酸衍生物与钙钛矿之间的键合机制，设计了一种名为5-氟-6-羟基吡啶-3-基硼酸（FO-PyBA）的分子，它能牢固地锚定在钙钛矿表面空位上，强化钙钛矿八面体结构，从而稳定埋底界面。FO-PyBA中的-B(OH)₂和C=O基团促进了C=O-Pb和B-O-Pb配位键以及N-H⋯I和O-H⋯I氢键的同步形成，从而与钙钛矿建立起稳固的共面多齿锚定，强化了八面体骨架。关键在于，这种更稳定的多齿锚定是通过精确调控衍生物中锚定基团的原子间距以匹配钙钛矿的缺陷位点实现的。FO-PyBA有效抑制了Pb/I空位缺陷和碘离子迁移，减少了界面非辐射复合。

因此，采用FO-PyBA的倒置钙钛矿太阳能电池实现了26.85%的冠军效率（认证值26.70%），并在氮气氛围中、一个太阳光照下运行1000小时后仍保持94%的初始效率。

研究亮点：

1. 共面多齿锚定新机制：通过精确调控分子中锚定基团的原子间距（~6.48 Å）以匹配α-FAPbI₃相邻卤素空位间距（~6.36 Å），设计出FO-PyBA分子，在钙钛矿表面同步形成C=O-Pb、B-O-Pb配位键和N-H⋯I、O-H⋯I氢键，实现稳固的共面多齿锚定，显著强化钙钛矿八面体框架。

2. 理论指导的高效设计：DFT计算与AIMD模拟表明，FO-PyBA的结合能（-2.49 eV）远高于三氟苯硼酸异构体（-1.95 ~ -1.79 eV），并能有效抑制碘离子迁移（迁移势垒从0.346 eV提升至0.902 eV）和八面体畸变，缺陷形成能计算证实其显著抑制Pb/I空位。

3. 效率与稳定性双突破：FO-PyBA基器件冠军效率达26.85%（认证26.70%），1 cm²大面积器件效率达25.83%，1.67 eV宽禁带器件效率达23.44%；未封装器件在连续光照1000小时后保持94%初始效率，紫外照射1200小时后保持92%初始效率，展现出卓越的运行稳定性。

M. Wang, J. Wang, P. Cui, et al. “ Tailored Arylboronic Acid Derivatives Stabilize Perovskite Octahedron in Inverted Perovskite Solar Cells.” Advanced Materials (2026): e72592.

https://doi.org/10.1002/adma.72592

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