厦门大学Joule：碳基钙钛矿光伏记录！OAI钝化空位，MeO-2PACz构建能级

低温印刷碳基钙钛矿太阳能电池因其商业化潜力备受关注，但其光电转换效率仍受限于界面非辐射复合。传统的二维钝化虽能部分抑制缺陷，但其绝缘特性会阻碍垂直方向电荷传输。

本文厦门大学曹舫和吴炳辉等人开发了一种双分子界面层策略，将辛基碘化铵与(2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基)膦酸（MeO-2PACz）相结合，协同管理缺陷、载流子和离子。OAI衍生的二维钙钛矿填补A-/X-位空位，而MeO-2PACz通过形成Pb-O-P键钝化B-位缺陷，增强空穴选择性接触并诱导能带上弯。该结构还将离子扩散势垒提升至1.12 eV，有效抑制离子迁移。这一策略在n-i-p结构碳基钙钛矿太阳能电池中实现了23.15%的纪录效率，并在10 cm²半透明（可见光透过率35.8%）碳基钙钛矿太阳能模组中实现了18.77%的有效面积效率。

值得注意的是，碳基钙钛矿太阳能模组在1000小时最大功率点跟踪后仍保持95%初始效率，户外实测稳定性可与硅基器件媲美。

研究亮点：

1. 双分子协同钝化新范式：首次将OAI（二维钝化剂）与MeO-2PACz（空穴选择分子）结合，利用二者极性差异（OAI⁺偶极矩20.12 Debye vs MeO-2PACz 1.64 Debye）实现空间分层自组装——OAI优先吸附于钙钛矿表面形成二维层填补A/X空位，MeO-2PACz锚定于外层通过Pb-O-P键钝化B位缺陷，同时解决二维相绝缘性和能级失配难题。

2. 创纪录的碳基电池效率：小面积（0.09 cm²）器件效率达23.15%，为低温印刷碳基钙钛矿太阳能电池最高值；10 cm²半透明模组有效面积效率18.77%（可见光透过率35.8%），兼顾效率与透光性。

3. 多重稳定性突破：将碘离子迁移势垒从0.50 eV提升至1.12 eV（提升124%）；封装模组在55°C/50% RH空气中MPPT跟踪1000小时后保持95%初始效率，户外实测稳定性达硅基器件水平，为碳基钙钛矿的商业化应用奠定基础。

Synergistic regulation of defects, charge carriers, and ions via bimolecular engineering in carbon-based perovskite photovoltaics

Author: Zheng Dai,Fang Cao,Di Tian,Yingchen Peng,Jianhao Yang,Haixuan Liu,Ziqiang Cao,Jun Yin,Jing Li,Ye Yang,Binghui Wu,Nanfeng Zheng

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435125004799

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