在倒置钙钛矿太阳能电池（IPSCs）中，钙钛矿（PVSK）/[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯（PCBM）异质结的能量损失严重制约了器件性能与稳定性。尽管离子液体（ILs）作为添加剂和埋底界面修饰剂具有独特优势，但其在该异质结处的潜力尚未充分挖掘，机理认识仍不足。
本文贵州大学梁永超、桂林电子科技大学张坚和熊健等人首次提出利用离子液体1-己基-3-甲基咪唑双（三氟甲基磺酰）亚胺（HMB，由[TFSI⁻]和[HMIM⁺]组成）的空间自组装离子桥策略来克服这一损失。借助[TFSI⁻]/[HMIM⁺]与PVSK和PCBM的差异相互作用，阴阳离子在其界面发生空间分离（[TFSI⁻]在PVSK侧，[HMIM⁺]在PCBM侧）。HMB因此自发组装为[PVSK–TFSI⁻]–[HMIM⁺–PCBM]结构，从而增强界面电耦合、钝化缺陷、改善PCBM成膜并构建强内建电场。得益于该策略，实现了缺陷钝化、界面接触改善、离子迁移抑制和残余应力释放，显著提升了IPSCs的性能与稳定性。采用该策略获得了25.24%的高功率转换效率，在已报道的ILs修饰PVSK/PCBM异质结的IPSCs中表现突出。
此外，HMB器件在常温N₂中1000小时、65°C加热300小时以及1 sun光照下最大功率点追踪934小时后，分别保持了初始PCE的99.56%、97.19%和84.05%，均优于对照器件。
文章亮点：
创新空间自组装离子桥机制：利用HMB离子液体中[TFSI⁻]与[HMIM⁺]分别对钙钛矿和PCBM的选择性相互作用，实现了阴阳离子的空间分离与自发组装，在异质结界面上形成定向的离子桥与界面偶极，有效调控能级排列并抑制载流子复合。
高效与高稳定性兼具：基于该策略的冠军器件效率达25.24%，是目前ILs修饰PVSK/PCBM异质结IPSCs中的领先水平；器件在光照、高温、湿热等多种苛刻条件下均表现出优异的长期稳定性，例如在常温N₂中1000小时仍保持99.56%的初始效率。
多尺度协同优化：HMB不仅钝化了钙钛矿表面与体相缺陷，还改善了PCBM的成膜质量与覆盖均匀性，同时通过界面偶极增强了内建电场、降低了电荷提取势垒，实现了缺陷控制、界面修饰与电荷动力学的协同提升。
Y. Pu, Y. Liang, Z. He, et al. “ Spatial Self-Assembled Ionic Bridge Strategy for Overcoming Perovskite/PCBM Heterojunction Issues in Inverted Perovskite Solar Cell.” Advanced Functional Materials (2026): e31831.
https://doi.org/10.1002/adfm.202531831
学术交流QQ群
知光谷光伏器件学术QQ群：641345719
钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信
为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。
热门跟贴