钙钛矿前驱体溶液的老化动力学对太阳能电池的光伏性能具有决定性影响。然而，低维钙钛矿前驱体中的降解机制尚不明确，尤其是间隔阳离子在调控分解路径中的关键作用。
本研究南昌大学胡婷和陈义旺等人揭示了低维钙钛矿前驱体的内在老化机制，发现间隔阳离子的引入从根本上调控了分解动力学。我们设计了一种双功能溶液稳定剂——4-羧基-2-氟苯硼酸（CFB），可同时抑制前驱体降解并调控结晶动力学。其羧基通过自发去质子化与胍盐（GA⁺）形成强氢键，有效抑制甲胺（MA⁰）介导的亲核攻击，阻止GA⁺与MA⁰之间的不可逆加成-消除反应。同时，CFB通过配位调控实现多阶段结晶控制，获得具有钝化晶界的高度取向钙钛矿晶体。优化后的器件表现出卓越的光伏性能，能量损失低至0.38 eV。
值得注意的是，使用老化42天的前驱体制备的器件仍能保持初始效率的90%。此外，未封装器件还表现出优异的湿度和热稳定性。
文章亮点
- 揭示间隔阳离子介导的老化机制：首次系统阐明低维钙钛矿前驱体中GA⁺与MA⁰之间的不可逆加成-消除反应是导致性能衰退的关键路径。
- 双功能分子CFB的协同稳定作用：CFB通过羧基提供质子抑制MA⁺去质子化，同时通过硼酸和羧基与GA⁺形成氢键，阻断副反应，并协同抑制碘铅酸盐的形成。
- 显著提升器件性能与稳定性：CFB处理的器件效率达22.65%，能量损失仅0.38 eV，且在42天老化后仍保持90%以上效率，具备优异的湿、热稳定性。
Dual-Functional Molecular Stabilization of Spacer Cation-Mediated Aging Dynamics in Low-Dimensional Perovskite Precursors Enables Efficient Solar Cells
Zhibin Wang, Yang Gao, Canqiang Du, Dengxue Li, Zhi Xing, Prof. Xiaotian Hu, Prof. Ting Hu, Prof. Yiwang Chen
First published: 13 September 2025
https://doi.org/10.1002/ange.202512147
