北京
制备带隙约为1.68eV的高品质宽禁带（WBG）钙钛矿太阳能电池（PSCs），是构筑高效叠层光伏器件的核心关键。但目前该类宽禁带钙钛矿电池普遍存在开路电压（Voc）损耗严重、工作稳定性差等问题，其根本原因在于钙钛矿薄膜结晶过程难以精准调控，薄膜内部存在大量缺陷，严重制约器件性能。针对这一技术难题，陕西师范大学向万春和中国科学院大连化学物理研究所刘生忠等人开展系统性改性研究，将同时含有肼基与羧基的肼基苯甲酸（HBA）作为功能性添加剂，引入宽禁带钙钛矿前驱体溶液中；同时选取仅含肼基的苯肼（PHA）与仅含羧基的苯甲酸（BA）作为对照试样，系统对比三类添加剂对钙钛矿成核结晶行为、薄膜质量、器件光伏性能及长期工作稳定性的调控差异。
研究结果表明，HBA的两种官能团可发挥优异的协同调控作用：肼基与羧基均能与铅离子（Pb²⁺）发生强配位作用，有效调控钙钛矿结晶动力学过程，通过加速晶核生成、延缓晶体生长的方式优化结晶行为，显著增大薄膜晶粒尺寸、降低缺陷密度、提升缺陷形成能，从根源上抑制薄膜内部的非辐射复合损耗。与此同时，HBA中的肼基具备独特的还原特性，可将光照激发产生的碘单质（I₂）还原为碘离子（I⁻），有效缓解并抑制钙钛矿薄膜中有害的光致卤化物分相（LIHS）现象，解决了光诱导器件性能衰减的核心问题。相较于单一官能团添加剂，双官能团HBA可同步实现钙钛矿结晶过程优化、薄膜缺陷钝化与光致衰减抑制多重改性效果。
得益于双官能团的协同改性优势，经HBA优化改性的宽禁带钙钛矿太阳能电池性能实现大幅提升，最优器件开路电压可达1.272V，光电转换效率（PCE）高达23.6%，对应的开路电压损耗仅为0.408V，电压损耗得到显著改善。长效稳定性测试结果显示，在标准持续光照条件下进行797小时最大功率点（MPP）追踪测试后，HBA改性器件仍可保留初始光电转换效率的90.9%；而未添加改性剂的参比器件仅剩余55.9%的初始效率，二者差异显著，充分证实HBA改性可极大提升宽禁带钙钛矿电池的长期工作稳定性。
该研究成功验证了双官能团协同添加剂工程的改性策略，为制备高效、高稳定的宽禁带钙钛矿太阳能电池提供了可靠的技术方案，也为该类器件在叠层光伏体系中的产业化应用奠定了坚实的理论与实验基础。
文献信息
HydrazinylbenzoicAcidBifunctionalGroupsSynergisticallyRegulatetheCrystallizationofWide-BandgapPerovskitesforEfficientandStableSolarCells
MinfangWu,NanLi,ZhiqiangLi,WenshuoZhu,TianfeiXu,ZezhangWang,BoruiWang,JinyunGong,XinyiFan,ChengxuWang,ZongyiFan,ShengzhongLiu,WanchunXiang
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.77374
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