中国几所大学的研究人员报告说，通过引入三氟甲磺酸钠 （NaOTF） 作为双功能离子调节剂，钙钛矿太阳能电池 （PSCs） 制造取得了进展。尽管PSCs在高效光伏方面具有巨大潜力，但与薄膜制造过程中复杂的结晶动力学和缺陷形成相关的挑战继续阻碍了其器件性能和可重复性。
在这项工作中，NaOTF被掺入钙钛矿前驱体溶液中，以在整个溶液到薄膜转化过程中同时调节结晶动力学并抑制缺陷的产生。密度泛函理论（DFT）计算和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，NaOTF通过OPb相互作用与先导中心配位，而氟原子则与F····H 氢键与 FA⁺ 阳离子。互补动态光散射（DLS）和小角度X射线散射（SAXS）测量证实，NaOTF包涵体可以微调前体状态下的成核和生长行为。
原位光致发光光谱结合扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表明，NaOTF能有效减缓结晶动力学，能够形成高结晶度的大晶粒钙钛矿薄膜，并显著降低缺陷密度。OPb配位减轻了不配位的Pb²⁺状态，而F····H氢键稳定了FA⁺阳离子，共同产生了具有改善形貌均匀性、增强电荷传输和抑制非辐射复合的钙钛矿薄膜。
使用NaOTF调节薄膜制造的器件实现了25.40%的功率转换效率（PCE），并具有出色的作耐用性—在环境照明老化2040小时后仍能保持约89.5%的初始效率，在N₂气氛下在85°C下热应力504小时后仍能保持84.5%的初始效率。
本研究建立了一种综合分子水平策略，用于调节钙钛矿体系中的结晶动力学和缺陷化学。NaOTF介导的离子调控框架为高效、长期稳定的钙钛矿太阳能电池的设计提供了一种通用且可扩展的途径，为下一代光电器件中的受控晶体生长和缺陷钝化提供了宝贵的指导。
（消息来源：perovskite-info.com, Chemical Engineering Journal）
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