北京大学周欢萍AM：局部静电相互作用稳定钙钛矿太阳能电池

来源：知光谷发布时间：2025-11-21 10:00:14

金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）显示出巨大的商业化前景，然而钙钛矿本身的弱键合性质使其易受外界刺激影响，从而削弱了器件的工作寿命。目前旨在增强钙钛矿组分间键合强度的方法仍难以在单一器件中同时实现“高效率”和“高稳定性”。

本文北京大学周欢萍等人提出了一种局部静电相互作用策略，采用一种未被探索且设计合理的有机阳离子——四甲基二丙基三铵（IDPA³⁺）。IDPA³⁺具有空间受限的多相互作用位点，能够与[PbI₆]⁴⁻八面体建立强烈的局部静电相互作用，诱导钙钛矿晶格压缩。这种压缩通过增强晶格内部的化学键合提高了钙钛矿的晶格能，最终在增强结构稳定性的同时抑制了离子迁移。因此，经过修饰的甲脒铅碘（FAPbI₃）器件表现出顶尖的稳定性，在85°C连续工作和湿热测试下性能损失可忽略不计。值得注意的是，p-i-n结构器件在1.00 cm²面积上获得了25.28%的认证能量转换效率（PCE），属于已报道的最高认证效率之一。

总体而言，本工作展示了局部静电相互作用工程作为一种有前景的策略，可从本质上稳定钙钛矿微观结构，弥合静电调控与结构稳定性之间的鸿沟，并突显了其他三电荷有机分子在推动稳定钙钛矿光电器件方面的广阔潜力。

研究亮点：

提出“局部静电相互作用”新策略：通过设计具有空间受限多作用位点的三铵阳离子IDPA³⁺，与钙钛矿[PbI₆]⁴⁻八面体形成强局部静电作用，诱导晶格压缩，显著提升本征结构稳定性。
实现效率与稳定性的双重突破：修饰后的FAPbI₃器件获得25.28%的认证效率（1 cm²），并在85°C高温连续运行1000小时后仍保持98.8%的初始效率，展现出卓越的操作稳定性。
揭示微观机制并验证普适性：通过多种表征手段证实IDPA³⁺引起晶格压缩、缩短Pb–I键、增强FA⁺与骨架结合，该策略在CsPbI₃和MAPbI₃等其他钙钛矿体系中也有效。