在钙钛矿顶部表面覆盖内部封装层对于提升钙钛矿质量、实现高性能钙钛矿太阳能电池至关重要。
本文成都理工大学段玉伟和彭强等人通过硅氧烷基团的自交联聚合和环氧基团的开环加成反应，原位合成了一种新型内部封装层，以克服长期以来被忽视的IEL缺陷，例如消除副产物的不利影响，以及在提高钙钛矿质量和最小化Pb²⁺泄漏之间取得平衡。综合表征表明，GPTFP中的氨基、羟基和碳氟键通过氢键、氧-铅、氟-铅及疏水相互作用，协同稳定晶界、钝化表面缺陷、阻隔氧气和水分，并最大限度地减少钙钛矿的Pb²⁺泄漏。所得钙钛矿表现出增强的结晶质量、减小的残余应变、在环境气氛中老化200天后仍保持稳定的空气稳定黑相，并且在模拟恶劣条件下未检测到Pb²⁺泄漏。
因此，所制备的倒置器件实现了26.83%的优异效率，并获得了26.57%的认证效率以及26.51%的认证准稳态输出。值得注意的是，该器件在连续1倍太阳光照射和空气环境存储2000小时后，分别保持了超过93%的初始效率。
研究亮点：
- 原位构建无副产物的内部封装层（GPTFP）：通过硅氧烷基团的自交联聚合与环氧基团的开环加成反应，在钙钛矿表面形成致密封装层，过程中无副产物生成，避免了传统封装层中残留物对器件性能的负面影响。
- 多重协同作用提升性能与稳定性：GPTFP中的氨基、羟基和碳氟键通过氢键、氧-铅、氟-铅等相互作用，协同钝化表面缺陷、稳定晶界、阻隔水氧侵入，并有效抑制铅离子泄漏。
- 高效率与高稳定性兼具：器件效率高达26.83%（认证26.57%），并在连续1倍太阳光照射和空气环境中储存2000小时后，仍保持93%以上的初始效率，黑相钙钛矿在空气中稳定存在200天。
Q. Cao, Y. Duan, M. Cheng, et al. “ Meticulous Construction of Internal Encapsulation Layer via In Situ Self-Cross-Linking Polymerization and Ring-Opening Addition Reactions for Efficient and Environmental Perovskite Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e17304.
https://doi.org/10.1002/adma.202517304
