陕师大向万春最新AFM：42.6%效率新纪录@室内光！双缺陷钝化助力倒置钙钛矿太阳能电池(陕西师范大学田向阳) #科技 #分子 #缺陷 #效率 #功能 #器件

主要内容

无机钙钛矿太阳能电池（PSCs）凭借其优异的光热稳定性及与硅基电池叠层集成的潜力，成为下一代光伏技术的有力竞争者。然而，倒置结构钙钛矿太阳能电池（Inverted PSCs）因钙钛矿表面缺陷密集、功能层与钙钛矿能级失配等问题，导致其光电转换效率（PCE）仍落后于传统n-i-p结构器件。

双功能界面钝化策略：BIEE分子的缺陷靶向修复

针对倒置钙钛矿太阳能电池中铅（Pb）缺陷密集与卤素空位诱导的非辐射复合问题，研究团队提出一种双功能界面钝化策略：通过引入1,2-双（2-碘乙氧基）乙烷（BIEE）分子，同步实现缺陷钝化与空位填充。理论计算与实验表征揭示，BIEE分子中的氧原子通过强配位作用锚定欠配位Pb²⁺，有效抑制深能级缺陷形成；碘离子则定向占据卤素空位，阻断离子迁移通道并减少载流子复合损失。该机制不仅优化了功能层与钙钛矿的界面能级排列，还将缺陷密度从10¹³ cm⁻³降至10¹¹ cm⁻³量级，为高效电荷传输奠定基础。

效率与稳定性双突破：倒置PSCs性能创纪录

基于BIEE界面修饰策略，团队制备的倒置CsPbI₃₋ₓBrₓ PSCs在标准AM1.5G光照下实现21.9%的认证效率，并在室内LED照明（1000 lux，281 μW cm⁻²）条件下以42.6%的效率创下同类器件室内光伏效率新高。稳定性测试进一步验证其可靠性：未封装器件在环境空气（25°C，30% RH）中老化1250小时后仍保持93.2%的初始效率；在氮气手套箱中经1170小时连续最大功率点（MPP）跟踪后，效率衰减仅4.2%，展现出卓越的长期运行稳定性。这一成果解决了倒置结构长期面临的效率-稳定性矛盾，为实用化器件开发提供关键技术路径。

分子工程新范式：推动钙钛矿电池商业化进程

该研究通过分子设计精准调控界面缺陷态，首次在倒置结构中同时实现铅缺陷钝化与卤素空位动态修复，为钙钛矿太阳能电池的界面工程提供了新范式。其创新性的双功能分子修饰策略不仅提升了器件性能，还显著增强了环境稳定性，降低了对封装工艺的依赖，为低成本、大规模生产铺平道路。研究结果对推动倒置钙钛矿电池在建筑一体化光伏、柔性电子及物联网能源供应等领域的商业化应用具有重要意义，标志着钙钛矿技术向产业化迈出关键一步。