分子添加剂作为一种提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能和稳定性的高效策略，因其在抑制钙钛矿固有缺陷方面的潜力而备受关注。然而，添加剂的原子构型和电子性质对其钝化性能的影响却鲜少受到关注。鉴于此，苏州大学彭军教授&澳大利亚国立大学Hualin Zhan团队在期刊《Advanced Materials》发文，题为“Preferred Parallel Alignment of Sulfonamide Enables High‐performance Inverted Perovskite Solar Cells ”本文研究了两种苯磺酰胺衍生物，4 - 羧基苯磺酰胺(CO-BSA)和 4 - 氰基苯磺酰胺(CN-BSA)，考察了具有不同吸电子官能团的分子对钙钛矿层缺陷钝化及钙钛矿太阳能电池(PSCs)光伏性能的影响。研究发现，CN-BSA 和 CO-BSA 在钙钛矿中优先采用平行排列的结合取向，能够与两个相邻的低配位 Pb²⁺缺陷位点形成强配位。同时，CO-BSA 比 CN-BSA 表现出更有利的电子构型，使其官能团具有更高的电子密度，从而能够与未配位的 Pb²⁺缺陷形成更强的双位点结合。此外，掺入 CO-BSA 促进了大晶粒尺寸、高质量和低缺陷密度的钙钛矿薄膜的形成。因此，用 CO-BSA 修饰的器件实现了 26.53% 的效率(认证效率为 26.31%)。封装的基于 CO-BSA 的电池在空气中进行 1100 小时的稳态功率输出(SPO)测量后，仍保留其初始效率的 96.1%。
创新点
1、新型添加剂设计：首次将 4 - 羧基苯磺酰胺(CO-BSA)和 4 - 氰基苯磺酰胺(CN-BSA)作为分子添加剂引入钙钛矿体系，利用苯环的 π 共轭结构促进电荷传输，并通过磺酰胺基团与 Pb²⁺缺陷形成强配位。
2、双位点钝化机制：发现 CO-BSA 和 CN-BSA 在钙钛矿中优先以平行取向结合，实现对相邻 Pb²⁺缺陷的双位点钝化，其中 CO-BSA 因更高的电子密度和偶极矩表现出更强的配位能力。
3、性能与稳定性突破：基于 CO-BSA 的 PSCs 实现了 26.53% 的认证效率，且封装器件在 1100 小时稳态测试后仍保留 96.1% 效率，归因于薄膜质量提升、缺陷密度降低及疏水性和热稳定性的增强。
未来展望
1、分子设计优化：基于本研究揭示的分子构型与钝化性能的关系，进一步开发具有更优电子构型和空间排列的多功能分子添加剂，以实现更高效的缺陷钝化。
2、界面工程拓展：将平行排列的双位点钝化策略拓展到钙钛矿与电极的界面修饰中，优化电荷传输与界面稳定性，推动倒置器件结构的商业化应用。
3、大面积器件制备：探索 CO-BSA 等添加剂在大面积钙钛矿薄膜制备中的适用性，解决规模化生产中的均匀性和稳定性问题，提升器件的实用性。
