整合体-表面工程实现稳定MA-free宽带隙钙钛矿在叠层光伏中的应用|光伏|叠层|太阳能电池|宽带|离子|钛矿

主要内容

性能优异的无甲胺（MA-free）宽带隙钙钛矿材料，是制备钙钛矿/硅叠层太阳能电池的核心前提。传统宽带隙钙钛矿因含挥发性甲胺（MA）组分与混合卤族元素，严重劣化器件的长期稳定性与光电转换性能；去除MA虽可消除挥发性有机成分，但甲胺缺失及宽带隙拓宽所需的高溴含量，会不可避免地加速结晶、提高缺陷态密度并引发严重电压损失。

针对这一问题，浙江大学杨德仁、余学功、王勇和苏州大学宁为华等人联合开展研究，提出一种体相-表面耦合调控策略，从根源上突破了上述本征瓶颈。该策略通过“前驱体掺杂+表面处理”双步改性，实现体相与表面的协同调控：在前驱体中引入氢碘酸高哌啶酸（HAHI），借助─COOH─Pb2+配位作用修复体相晶格缺陷，通过N─H…卤键氢键作用抑制卤离子迁移；后续采用氢碘酸三亚甲基二胺盐（THDI）进行表面处理，通过氨基-Pb2+配位、碘离子空位填充及静电作用，钝化表面缺陷态。二者的协同作用可精准调控钙钛矿结晶过程，抑制非辐射复合与卤离子迁移，同时有效阻止光照诱导的相分离现象。

性能测试表明，基于该策略制备的单结宽带隙钙钛矿太阳能电池，光电转换效率达23.71%，开路电压（Voc）为1.26V，器件工作稳定性显著提升，遵循标准测试协议，效率衰减至初始值92%的寿命（T₉₂）突破1000小时；将其集成至全钙钛矿/硅叠层器件后，光电转换效率突破32%，开路电压（Voc）可达1.96V，且具备优异的长期耐久性。

本研究确立的体相-表面耦合调控策略，为突破宽带隙钙钛矿材料的本征局限性提供了高效技术路径，印证了精准的缺陷与结晶调控在推动下一代钙钛矿及叠层光伏技术发展中的核心关键作用，为高可靠性叠层光伏器件的商业化量产奠定了关键技术基础。