鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的前驅(qū)體溶液因有機陽離子去質(zhì)子化和碘離子氧化而極易分解，嚴(yán)重影響了電池性能的可重復(fù)性和可靠性。
本研究澳門科技大學(xué)唐建新、昆明理工大學(xué)陳江照和河北工業(yè)大學(xué)陳聰?shù)热?/strong>通過有機功能基團的協(xié)同設(shè)計，成功解決了這一難題。研究發(fā)現(xiàn)，苯環(huán)上功能基團的位置和弱酸功能基團類型會顯著影響鈣鈦礦油墨的穩(wěn)定性，其中4-hydrazinobenzenesulfonic acid（4-HBSA）因具有最低的酸解離常數(shù)（pKa），在穩(wěn)定油墨和鈍化缺陷方面表現(xiàn)最優(yōu)?；诖耍芯繄F隊采用真空閃蒸蒸發(fā)技術(shù)制備了倒置PSCs，實現(xiàn)了26.79%的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE），認證值達26.36%，成為環(huán)境條件下制備的PSCs中的最高效率紀(jì)錄。
此外，該電池在連續(xù)最大功率點跟蹤2000小時后，仍能保持92%的初始效率。
研究亮點
- 功能基團工程破解穩(wěn)定性難題
：通過調(diào)控有機功能基團，首次揭示了空間構(gòu)型和弱酸類型對鈣鈦礦前驅(qū)體溶液穩(wěn)定性的影響機制，為提升電池可靠性提供了新思路。
- 4-HBSA分子實現(xiàn)雙重突破
：該分子不僅能穩(wěn)定鈣鈦礦油墨，還可通過缺陷鈍化減少非輻射復(fù)合，顯著提升電池效率與壽命。
- 環(huán)境條件下效率登頂
：倒置結(jié)構(gòu)PSCs在無需嚴(yán)苛條件的工藝下，PCE達26.36%（認證值），且長期穩(wěn)定性優(yōu)異，加速產(chǎn)業(yè)化進程。
M. Li, J. Ding, Z. Zhang, Q. Ma, C. Li, M. Lu, H. Zhang, T. Pauporté, W. Mo, J.-X. Tang, J. Chen, C. Chen, Functional Group Engineering Stabilizing Precursor Solution and Passivating Defects for Operationally Stable and Highly Reproducible Inverted Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. 2025, 2502729.
https://doi.org/10.1002/adma.202502729
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