AFM：空间离子工程实现高效倒置钙钛矿太阳能电池的深度无关均匀性与应力释放

混合卤化物钙钛矿是实现高效倒置钙酮矿太阳能电池的核心，然而多种卤化物的空间不均匀性仍是一个未解决的挑战，它会诱导应力、缺陷形成和界面复合。

本文韩国化学技术研究院Yun Seop Shin和蔚山国立科学技术院Dong Suk Kim等人揭示了三卤化物钙钛矿中卤素离子的深度依赖性分布：溴含量随深度增加而逐渐增加，而氯含量在顶部和底部界面附近优先富集。为了纠正这种组分梯度，我们引入了甲基铵卤化物（MAX；X = I⁻， Br⁻， Cl⁻）后处理，并发现MABr是重建卤素组分均匀性最有效的试剂。深度分辨分析表明，MABr处理有效地均匀化了整个钙钛矿薄膜中的卤素分布，从而减轻了晶格应力并促进了增强的晶体学有序性。晶格应力的释放驱动了外延状结晶，产生了具有强化（100）取向、增大且完全合并的晶粒的薄膜。此外，处理诱导的n型表面使其与C₆₀形成能量有利的界面，从而促进了有效的空穴提取。这种结构和界面的优化转化为25.72%的冠军效率以及卓越的运行稳定性，在连续光照700小时后仍保持超过96%的初始效率。

总体而言，MABr介导的离子均匀化为组分-应力耦合提供了一个通用框架，能够实现可扩展且本质上稳定的多卤化物钙钛矿光伏。

研究亮点：

1. 首次揭示三卤化物钙钛矿深度卤素分布图谱：通过ToF-SIMS深度剖析发现，I⁻分布均匀，Br⁻含量随深度增加而升高，Cl⁻在顶部和底部界面富集，首次系统绘制了三卤化物钙钛矿的深度组分分布。

2. MABr实现卤素均匀化与应力释放：比较MAI、MABr、MACl后处理，MABr能最有效消除Br⁻梯度，实现全深度卤素均匀分布，将张应力斜率从-78.6降至-47.5，Urbach能从44.02 meV降至36.05 meV，晶体取向度显著提升。

3. 25.72%效率与卓越稳定性：MABr处理器件效率达25.72%，陷阱密度从1.24×10¹⁵降至1.02×10¹⁵ cm⁻³，电子迁移率提升4倍；连续光照700小时后保持96%初始效率，展现出优异的运行稳定性。

M. Kim, D. Lee, C. H. Yoon, et al. “ Spatial Ionic Engineering Enables Depth-Independent Homogeneity and Strain Relaxation in Efficient Inverted Perovskite Solar Cells.” Advanced Functional Materials (2026): e30961. 3

https://doi.org/10.1002/adfm.202530961

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