窦乐添Nat Energy：锁铅”又“固底”：离子液体MEM-MIM-Cl实现钙钛矿电池高效率与高稳定

来源：知光谷发布时间：2025-12-02 11:40:39

实现卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）的操作稳定性是其商业化面临的关键挑战。离子液体（ILs）是一类极具潜体的体相改性剂，但其在钙钛矿结晶过程中的作用机制尚不明确。

本研究普渡大学窦乐添等人设计了一种带有乙二醇醚侧链的离子液体——甲氧乙氧甲基-1-甲基咪唑氯化物（MEM-MIM-Cl），通过与NiOₓ的协同作用调控钙钛矿生长并稳定埋底界面。MEM-MIM-Cl通过与欠配位Pb(II)发生螯合作用，诱导形成新型中间相，从而抑制缺陷及缺陷诱导的降解。引入MEM-MIM-Cl的太阳能电池实现了25.9%的光电转换效率，并在90°C热应力与持续1倍太阳光照射下1500小时后仍保持90%的初始性能——该稳定性在更严苛的老化条件下超越了先前报道的基准。

此外，昼夜循环老化测试表明器件具有前所未有的抗疲劳性能，突显了MEM-MIM-Cl在同步提升效率与操作稳健性方面的双重作用。本工作阐明了功能性离子液体的设计原则，推动钙钛矿光伏向工业化应用迈进。

研究亮点：

新型离子液体分子设计：设计合成带乙二醇醚侧链的MEM-MIM-Cl，其侧链可通过螯合作用与欠配位Pb(II)形成中间相，调控钙钛矿结晶、抑制缺陷并提升薄膜质量。
界面稳定与选择性分布：离子液体在钙钛矿层底部界面（与NiOₓ/SAM之间）选择性富集，增强界面稳定性，减少PbI₂聚集与孔洞形成，显著提升埋底界面质量。
极端条件下创纪录稳定性：器件在90°C高温+持续1倍太阳光照射的极端老化条件下，T90寿命超过1500小时，且展现出优异的抗湿性与抗疲劳性能，为工业化稳定性树立新标杆。