AM：电压损失仅31 mV！钙钛矿太阳能电池埋底界面的分子桥调控

埋底界面的缺陷是阻碍钙钛矿太阳能电池性能和可规模化制造进一步提升的关键挑战。该界面的缺陷形成、晶格失配和能级错位加剧了非辐射复合并加速了光热退化，从而限制了效率和运行稳定性。

本文辽宁师范大学周新、湖北大学吴聪聪和中国科学院杨栋等人采用界面工程，利用多功能分子抑制缺陷形成。为减少冗余的材料筛选，我们结合理论计算与实验验证，确定了4-氨基丁基膦酸用于修饰钙钛矿层与电极之间的界面。模拟与实验结果均表明，4-ABPA作为一种多功能分子桥，能同时锚定在电荷传输层上并与钙钛矿晶格相互作用。研究揭示了其在动态调控钙钛矿结晶和增强界面性能方面的作用。双位点化学键合作用调控了结晶，缓解了残余应力，抑制了界面缺陷，并优化了埋底界面的能级排列。最终，电压损失降低至31 mV，使得n-i-p和p-i-n结构器件分别实现了25.56%和26.45%的光电转换效率，且迟滞可忽略。修饰后的器件还展现出卓越的耐久性，在连续运行1440小时后保持83.91%的初始性能，在环境储存2600小时后保持91.59%的初始效率。

本工作建立了一种系统且普适的埋底界面工程策略，以进一步提高效率和稳定性，从而推动钙钛矿器件的规模化生产。

研究亮点：

1. 理论筛选指导的实验验证闭环：通过DFT计算系统研究氨基烷基膦酸家族（n=1-6）的静电势分布及在SnO₂和钙钛矿表面的吸附能，发现4-ABPA（n=4）因烷基链长达到饱和，对钙钛矿的吸附能最高（-1.54 eV），且对SnO₂吸附能稳定（~-4.20 eV），实现双界面强锚定。

2. 分子桥协同钝化与结晶调控：4-ABPA的膦酸基与SnO₂形成P-O-Sn共价键，氨基与Pb²⁺/I⁻配位，形成双位点分子桥；同时氨基作为路易斯碱提供异质成核位点，将α相钙钛矿出现时间从36 s提前至8 s，晶粒尺寸从406 nm增至465 nm，残余应力显著降低。

3. 创纪录效率与超低电压损失：n-i-p器件效率达25.56%，p-i-n器件达26.45%，电压损失仅31 mV；未封装器件在空气中储存2600小时后仍保持91.59%初始效率，MPPT跟踪1440小时后保持83.91%初始效率，展现出卓越的稳定性。

Z. Zhou, R. Yang, B. Zhang, et al. “ Molecular Bridge Regulation of Buried Interface in Perovskite Solar Cells.” Advanced Materials (2026): e19267.

https://doi.org/10.1002/adma.202519267

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