PCE超25%！多位点键合调控钙钛矿结晶提升太阳能电池性能|光伏|太阳能电池|晶格|离子|结晶|钙钛矿

主要内容

钙钛矿薄膜中不受控的结晶动力学与本征缺陷是制约其光伏性能的关键因素。中国科学院大连化学物理研究所刘生忠、陕西师范大学李登及西安邮电大学JingZhang等人提出一种基于双齿配体N,N-二乙基-1,2-乙二胺二盐酸盐（DED）的多位点键合策略，可同步实现结晶动力学调控与缺陷抑制的双重目标。DED的双胺基可形成双齿配位结构，一方面与配位不足的铅离子（Pb²⁺）及碘离子（I⁻）空位发生配位作用，另一方面与甲脒离子（FA⁺）形成氢键，从而靶向实现多位点缺陷钝化。

原位表征结果表明，上述协同作用可有效调控钙钛矿薄膜的结晶动力学过程，不仅能抑制成核动力学速率与非均相成核现象，还可延缓碘甲脒-碘化铅（FAI–PbI₂）的快速反应，进而拓宽结晶窗口、促进晶格应变释放，最终制备出晶格应变降低的高质量钙钛矿薄膜。得益于该多位点键合作用，钙钛矿薄膜的晶格应力得到显著改善，缺陷态密度大幅降低，载流子寿命有效延长，非辐射复合效应也得到明显缓解。

基于该策略优化后的钙钛矿光伏器件，其冠军光电转换效率达到25.19%，且迟滞效应极低，显著优于原始器件23.58%的效率；同时，该器件展现出优异的环境与湿度稳定性，在大气环境中老化2000小时后仍能保持初始效率的90.3%，在最大功率点跟踪条件下持续工作600小时后，效率保留率仍可达92.1%。该研究证实，双齿配体介导的多位点键合策略，为开发高效、稳定的实用化钙钛矿光伏器件，以及设计可协同钝化钙钛矿太阳能电池中多种缺陷类型的功能添加剂，提供了一种高效可行的技术路径。