胺基末端配体，无论是直接使用还是以二维钙钛矿的形式使用，都是钙钛矿钙化剂中的主要缺陷钝化剂，并且显著推动了各种钙钛矿太阳能电池达到最高效率。然而，即便是这些最先进的钙钛矿太阳能电池，在运行过程中仍会迅速降解，这引发了对钝化耐久性的担忧。在这项工作中，揭示了一种由紫光/紫外光引起的通用胺基配体去钝化机制。暴露在紫色光/紫外线光下会触发电荷载流子从胺基末端配体向卤化物钙钛矿框架的转移，导致胺基团去质子化。这种去质子化破坏了胺基-钙钛矿相互作用，从而导致钙钛矿去钝化，更易受光降解影响，这一点已在效率为26.44%的电池中得到验证。这一更新的理解超越了现有仅限于热不耐受和碘氧化的配体失效模型，为提升钝化剂的长期效能提供了重要视角。
紫色光/紫外光线诱导的胺基去质子化。(A) 设计的光反应示意图，其中铵配体的去质子化产生H2。铵配体的氮原子是该过程的活性位点。(B) 紫光/紫外光触发的光反应循环示意图。空心圆表示空穴，实心圆表示电子，彩色空穴/电子表示参与相应动力学的电荷载体。(C) 在全光谱照射和紫光/紫外光滤光照射（<420 nm 光子被滤除）下，二维的产氢活性。
卤化物钙钛矿（HP）太阳能电池在过去十年中引起了广泛的研究兴趣，其功率转换效率（PCE）达到了27.0%，在单结小面积配置中接近肖克利-奎塞（SQ）极限。这一提升的一个关键因素是缺陷的有效钝化。尽管卤化物钙钛矿中的缺陷相较于传统半导体来说相对温和，但它们仍然显著限制光伏性能。更重要的是，缺陷还会通过促进离子迁移、环境侵蚀和相变而引发降解。为了解决这些问题，与缺陷相互作用并中和缺陷的钝化剂是必不可少的。胺基封端配体（R-NH3，其中R代表烷基或芳基）一直是主要的缺陷钝化剂。它们可以直接作为钝化剂，通过氢键和库仑相互作用，作为路易斯酸中和带负电的缺陷，如常见的未配位卤素阴离子和Pb-I反位点。或者，它们广泛用于生成二维（2D）钙钛矿衍生物，这些衍生物可以提供钝化作用，并影响3D/2D钙钛矿界面的载流子提取。铵基配体的优点包括分子结构灵活，对钙钛矿的强化学亲和力，可广泛适应不同组成、尺寸、维度和带隙的钙钛矿，以及在全球实验室中的优异可重复性，使其独树一帜。它们促进了多种类型太阳能电池实现最高PCE，包括（铅钙钛矿）p-i-n电池，（铅钙钛矿）n-i-p电池，锡铅钙钛矿电池，纯锡钙钛矿电池，全钙钛矿叠层电池，钙钛矿/硅叠层电池，钙钛矿/有机叠层电池，钙钛矿/CuInSe2叠层电池，大面积钙钛矿太阳能组件（715.1 cm²），室内钙钛矿光伏，以及空气制备钙钛矿电池。
紫色光/紫外光线诱导高性能太阳能电池的钝化失效。(A) 多相 BA2MA4Pb5I16薄膜的伪彩超快瞬态吸收光谱，标称 <n> 值为 5。激发能量设置为 2.48 eV（500 nm, 1 kHz, 100 fs）。(B) 3D 高性能薄膜在使用铵配体进行表面处理前后的对比吸收光谱。(C) 铵配体钝化的 3D 高性能薄膜在紫外光照射（365 nm @~25 mW/cm2, 5 小时）和暗环境下的对比 FTIR 光谱。(D) 钝化和未钝化太阳能电池的 I-V 特性及其器件性能概览。插图：用于钝化的铵配体分子结构。左侧为 PPA，右侧为辛二胺-1,8-二铵盐。(E) 铵配体钝化太阳能电池在含紫色/紫外光和过滤紫色/紫外光的太阳光照下的 PCE 演变对比。太阳能电池进行了光暗交替测试，每个周期为 7 秒照明和 3 秒黑暗。
然而，与胺基配体出色的缺陷钝化作用相矛盾的是，这些最先进的钙钛矿太阳能电池在工作过程中仍然存在快速降解的问题，这引起了人们对胺基配体耐久性的担忧。越来越多的注意力被集中在研究胺基配体的去钝化上。在本研究中，科学家揭示了一种由紫色光/紫外线光（UV）驱动的去钝化机制，该机制普遍影响胺基终端配体。与普遍认为这些配体在光生载流子动力学中作用微不足道的观点相反，发现紫色光/紫外光线会诱导电子从胺基团转移到钙钛矿框架，从而引起胺基团的去质子化。这种去质子化破坏了胺基-钙钛矿的相互作用，导致钝化失效的钙钛矿容易光降解，这一过程在效率为26.44%的电池中得到了验证。这些结果突显了胺基配体现行钝化策略在阳光下的脆弱性，为开发更稳健的解决方案提供了关键的见解。
总之，研究结果揭示了一种普遍机制，即紫色光/紫外光线会导致胺基端配体的去钝化，而这类配体是钙钛矿太阳能电池的主要缺陷钝化剂。具体来说，紫色光/紫外光线会触发配体向钙钛矿晶格的电子跃迁，导致这些配体的去质子化。配体的去质子化会破坏配体与钙钛矿的相互作用，从而引发去钝化。无论胺基端配体是直接作为钝化剂作用，还是生成二维钙钛矿进行钝化，这一机制均适用。这些发现为即使经过精细钝化的先进钙钛矿太阳能电池的光降解提供了关键见解。
（消息来源： Nature Communications https://doi.org/10.1038/s41467-025-66227-4）
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202512/22/50015216.html
