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鈣鈦礦太陽能電池因其優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率和簡單的制備工藝而備受關(guān)注，但在光照和高溫等運行條件下的穩(wěn)定性不足仍是其商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。鈣鈦礦界面處的未配位離子及其不穩(wěn)定的對應(yīng)離子不僅導(dǎo)致效率衰減，還會引發(fā)嚴(yán)重的離子遷移，誘發(fā)相分離和薄膜分解。

本研究西北工業(yè)大學(xué)陳睿豪和王洪強等人提出并實驗驗證了一種可同時錨定陽離子和陰離子缺陷的界面修飾策略，以4.5-二氰基咪唑為例，實現(xiàn)了對未配位離子缺陷的協(xié)同鈍化，并同步固定相鄰對應(yīng)離子。DCI修飾有效抑制了離子遷移和相分離，使鈣鈦礦層由拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s狀態(tài)，最終使器件實現(xiàn)了26.10%的冠軍效率(認(rèn)證25.53%)。

未封裝器件在最大功率點連續(xù)運行1600小時后仍保持95%以上的初始效率，并在12次光暗循環(huán)測試中幾乎無衰減，在85℃氮氣環(huán)境中2000小時后仍保持98.2%的初始效率。

(資料圖)

研究亮點：

協(xié)同陽離子-陰離子雙鈍化機制：DCI分子通過氰基與Pb2?配位、氨基與Γ形成氫鍵，實現(xiàn)對陽離子與陰離子缺陷的同時錨定，有效抑制離子遷移與相分離。

應(yīng)力調(diào)控與晶格穩(wěn)定性提升：DCI修飾使鈣鈦礦薄膜由拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s狀態(tài)，顯著降低缺陷密度，提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

高效率與卓越穩(wěn)定性兼具：器件效率達26.10%(認(rèn)證25.53%)，并在連續(xù)光照、光暗循環(huán)及高溫環(huán)境下均表現(xiàn)出優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。

Robust Interfaces via Synergistic Cation-Anion Manipulation for Highly Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells

H. Lu, Y. Yang, R. Chen, Z. Dai, Y. Liu, S. Wan, J. Sun, D. Kadyrma, A. Dosmukhambetovab, Y. Mukhametkarimov, Z. Liu and H. Wang, Energy Environ. Sci., 2025. Accepted Manuscript ,

DOI: 10.1039/D5EE04111B

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee04111b