通过无机卤化物盐或有机分子进行界面工程已被广泛报道为减少钙钛矿太阳能电池(PSCs)界面非辐射复合损耗的有效策略。
本研究重庆大学凌旭峰、苏州大学马万里和袁建宇等人采用功能化偶极分子(DMs)在钙钛矿/电子传输层(ETL)界面实现强化接触钝化。结合实验与理论表征发现，阴极接触界面可形成电偶极层，其取向与强度由DM的功能基团决定。相较于对照组和羧基(-COOH)修饰的DM，三氟甲基(-CF₃)基团的引入能实现更优的能级对齐，为电荷分离与提取提供更强的能量驱动力。最终，基于-CF₃修饰DM的p-i-n结构PSCs实现了25.83%的冠军效率，显著优于原始器件(23.34%)、对照组(24.02%)及-COOH修饰器件(24.88%)。
此外，-CF₃的疏水性和强化接触钝化还提升了器件的存储与运行稳定性。该研究揭示了界面偶极分子结构对增强接触钝化和调控载流子动力学的重要性。
文章亮点
偶极工程突破效率瓶颈：通过-CF₃功能化偶极分子(DM-CF₃)构建垂直排列的强偶极层，将p-i-n型PSCs效率提升至25.83%，Voc达1.176 V，FF达0.847。
多机制协同钝化：DM-CF₃的C=O基团钝化未配位Pb²⁺，-CF₃基团通过卤键稳定有机阳离子并增强疏水性，双重作用降低缺陷密度至5.28×10¹⁵ cm⁻³。
超强稳定性表现：在35-45%湿度下存储1000小时后保持88%初始效率，连续光照680小时后性能衰减不足8%，远超对照组(60%衰减)。
I. Ullah, J. Guo, B. Wang, et al. “ Tailored Molecular Dipole Enables Strengthened Passivation Toward Efficient and Stable P-I-N Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e10400.
https://doi.org/10.1002/adfm.202510400
