晶界缺陷引发的非辐射复合,仍是制约钙钛矿太阳电池性能提升的关键难题。近日,南开大学张晓丹教授团队创新性提出在钙钛矿结晶过程中采用熔融态4 - 膦酰基丁酸(4-PBA)实现动态钝化的新机制,相关成果发表于国际能源材料领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》上。
与传统固态钝化剂不同,熔融态膦酸烷基酸分子可深度渗透至钙钛矿体相内部,作用于常规手段难以触及的隐藏缺陷位点。在熔融状态下,分子中的膦酸基团与羧基具有高度构象自由度,能够自发旋转并形成最优空间排布,精准匹配钙钛矿缺陷的原子排布结构;4-PBA 分子中的丁烷链使两类官能团间距保持在 5.4–7.7 Å,可有效桥连相邻 [PbI₆]⁴⁻八面体中的双缺陷位点,实现协同双位点钝化。
基于该体相掺杂策略并结合蒸发- 刮涂复合制备工艺,团队成功制备 1.68 eV 宽带隙钙钛矿太阳电池,实现 22.53% 的光电转换效率(认证效率 21.95%),同时器件表现出优异的运行稳定性,效率衰减显著降低。该研究为抑制钙钛矿晶界非辐射复合、提升宽带隙器件性能与稳定性提供了全新思路,有力推动高效钙钛矿光伏器件及叠层电池的产业化应用进程。

原文链接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202505854