
金属卤化钙钛矿太阳电池是新一代光伏技术的研究前沿,倒置(p-i-n)结构钙钛矿太阳电池凭借良好的操作稳定性和溶液可加工性成为重点研究方向。然而,钙钛矿薄膜中存在的大量缺陷易引发非辐射复合,这一问题严重阻碍了倒置钙钛矿太阳电池实现高效率与高稳定性的双重目标,是该领域亟待解决的核心科学难题。
针对这一关键挑战,公司刘治科教授团队创新引入1H-1,2,4-三唑-1-氯化铵(HTA)作为多功能添加剂,提出了原位形成胍衍生物与构筑 2D/3D 异质结的全新策略,实现了缺陷钝化与薄膜结构优化的双重提升。本工作的核心创新点在于:HTA可与甲脒碘(FAI)发生反应,原位生成多氨基胍衍生物,该衍生物能与钙钛矿中的Pb2+形成配位键、与I-形成氢键,实现对钙钛矿缺陷的双重钝化;同时,该过程可构筑2D/3D异质结,有效调控钙钛矿成核动力学,显著降低了薄膜缺陷密度,优化了器件能级对齐。基于该策略制备的倒置钙钛矿太阳电池,其光电转换效率达到26.49%(认证效率 26.20%),器件稳定性得到大幅提升。未封装器件在环境空气中放置2000小时后仍保持89.15%的初始效率,封装器件在最大功率点持续光照1000小时后效率保持率达95.32%,且薄膜在85°C、85%相对湿度的条件下展现出优异的稳定性。该研究为开发高性能、高稳定性的倒置钙钛矿太阳电池提供了新的有效途径,为钙钛矿光伏技术的产业化应用奠定了重要基础。
该工作得到了陕西省杰出青年科学基金(2025-JCJQN-004)、中国博士后科学基金(2025M780105)、英国上市公司365青年科学家创新项目(2024YSIP-MSE-SNNU002,2023YSIP-MSE-SNNU012)等项目的大力支持。相关成果以 “In Situ Formation of Guanidinium Derivative and 2D/3D Heterostructure for 26.49% Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells” 为题发表于国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。公司2023级硕士研究生王一帆与2022级硕士研究生孙蕊为本文共同第一作者,通讯作者为公司刘治科教授、李永老师,以及河南工公司徐源老师。
(论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.8890696)
撰稿:王一帆 审核:刘治科