基于甲脒（FA）的钙钛矿太阳能电池（PSCs）快速发展的过程中，甲基氯化铵（MACl）已成为一种关键分子，在实现高效 PSCs 方面得到了广泛认可。然而，在钙钛矿前驱体溶液（PPS）中，尤其是长时间储存后，去质子化的 MA+（MA0）会与 FA+ 发生阳离子加成反应，导致 FA+ 相对消耗，结晶相纯度降低。
在此，湖北大学李金华等人提出使用哌嗪 - 2 - 羧酸二盐酸盐（PCADCl），通过哌嗪的胺基与 MA+ 的质子（H+）之间形成强的双点氢键来抑制 MA+ 的去质子化，从而延长 PPS 的保质期。此外，PCADCl 的 COOH 基团进一步抑制 MA+ 的去质子化，同时促进与未结合的 Pb2+ 的配位，减少薄膜缺陷，提高钙钛矿结晶相的纯度。另外，PSCs 的能级排列也得到了改善。受益于这一策略，用改性 PPS 制备的 PSCs 实现了令人瞩目的 25.56% 的效率，并且在溶液老化 20 天后仍保留其初始性能的 96%。
此外，未封装的器件在 1300 小时内保留了其初始效率的 97%。这项工作显著推动了工艺发展和科学研究，是迈向 PSCs 大规模生产和商业化的关键一步。
研究亮点
1.创新添加剂延长溶液保质期：创新性地引入哌嗪 - 2 - 羧酸二盐酸盐（PCADCl）添加剂，通过形成强双点氢键抑制 MA+ 去质子化，有效延长钙钛矿前驱体溶液保质期，20 天储存后溶液制备的器件仍能保留 96% 初始效率。
2.提升电池性能与稳定性：PCADCl 的 COOH 基团钝化未配位的 Pb2+，减少薄膜缺陷，改善能级排列。基于此制备的钙钛矿太阳能电池效率高达 25.56%，未封装器件在 1300 小时内保留 97% 初始效率，性能优异且稳定性强。
3.全面优化钙钛矿薄膜质量：PCADCl 促进钙钛矿结晶，减少晶界，降低表面粗糙度，提升薄膜平整度。同时，降低非辐射复合，增强载流子传输和收集能力，从多方面提升钙钛矿薄膜质量。
Y. Gou, W. Dai, X. Xie, J. Zhang, W. Li, B. Jin, Q. Tai, X. Wang, J. Li, Suppressing Deprotonation to Extend the Shelf Life of Perovskite Precursor Solutions and Enhance the Stability and Efficiency of Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2025, 2505965.
https://doi.org/10.1002/adfm.202505965
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