王勇&杨德仁最新AM：分子限域策略实现高卤素稳定性宽禁带钙钛矿|卤素|晶格|杨德仁(材料学家)|钛矿|阳离子|限域

浙江大学王勇、杨德仁、余学功，暨南大学郑宝超等人研究指出，高稳定性宽禁带（WBG）钙钛矿是构筑高效率叠层光伏器件的核心材料。目前主流高性能叠层太阳能电池普遍采用混合卤素型 WBG 钙钛矿，但其极易发生卤素相偏析，严重制约了器件光电性能与服役稳定性的进一步提升。针对该瓶颈问题，该团队创新性构建了高效分子限域（MC）结构体系，利用含碘有机配体键合相邻甲脒（FA）阳离子，并通过双官能团二铵连接剂交联形成稳固网络骨架，有效束缚 WBG 钙钛矿表面及界面处 FA⁺阳离子的动态取向运动，从根本上抑制阳离子无序排布与卤素相分离行为。

该 MC 限域效应可有效强化铅 - 卤素（Pb-X）键合强度、增强晶格刚性、抑制晶格振动、抬高卤素离子迁移能垒，显著缓解长期光照下的碘溴分相与缺陷滋生问题，大幅提升混合卤素 WBG 钙钛矿的组分稳定性。经改性后的钙钛矿薄膜陷阱密度显著降低，载流子传输特性、光稳定性与热稳定性得到协同优化。该改性策略具备良好普适性，可适配 1.68 eV 与 1.78 eV 两种常用禁带宽度的钙钛矿体系，对应的单结电池光电转换效率分别可达 24.21%、21.20%。将改性 WBG 钙钛矿与硅基电池复合构筑叠层器件后，整体光电转换效率可达 33.59%，同时器件可实现 1000 h 长效稳定工作，展现出优异的长期服役性能。

该研究深入揭示了卤素相偏析的本质机理，证实分子限域调控可同步实现晶格结构加固、薄膜形貌优化与激子动力学调控，有效攻克了 WBG 钙钛矿组分失稳的核心难题，建立了一套普适、高效的宽禁带钙钛矿稳定化改性策略，为高性能、高稳定性叠层光伏器件的产业化发展提供了重要的理论依据与技术支撑。