近日，昆明理工大学材料科学与工程学院/冶金与能源工程学院陈江照、黄惠等团队在反式钙钛矿太阳能电池界面调控方面取得重要研究进展，相关研究成果以“Reorienting hydrolysis reaction toughens interface for 27.2% durable perovskite photovoltaics”为题发表在《Energy & Environmental Science》期刊上。

反式（p-i-n）金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）近年来发展迅速，认证效率已突破28%，正向商业化迈进。然而，在实际户外工作条件下，水分、光照、热等环境应力的耦合作用会加剧钙钛矿/电子传输层（ETL）界面的缺陷，不仅引发严重的载流子非辐射复合，还会促进离子迁移。特别是环境水分极易诱发钙钛矿分解，最终削弱器件的能量转换效率和长期运行稳定性，这成为制约其大规模商业化的关键瓶颈。

鉴于此，团队提出了一种重新导向水解反应的界面增韧策略，利用可水解的碘化乙酰硫代胆碱（ATChI）来调控钙钛矿薄膜表面。环境中的水分会触发ATChI原位水解，生成具有-SH基团的碘化硫代胆碱（TChI）和具有-COOH基团的乙酸（HAc）。结果表明，TChI与HAc的协同作用能够显著增强缺陷钝化效果，有效抑制水诱导的钙钛矿分解反应，并抑制碘离子迁移，从而同步提升钙钛矿薄膜的质量与耐久性。得益于该策略显著降低的非辐射复合损耗，ATChI改性的反式钙钛矿太阳能电池实现了27.3%（认证27.2%）的光电转换效率，这是目前反式钙钛矿太阳能电池报道的最高效率之一。同时，经ATChI调控的器件展现出优异的运行稳定性，在最大功率点持续跟踪（MPPT）1700小时后，仍能保持其初始效率的94.2%以上。

Fig. 1 Investigation on in-situ hydrolysis reaction and defect passivation mechanisms. (a) Hydrolysis reaction of ATChI. (b) ESP distribution for ATCh+, TCh+ and Ac-. (c) FTIR and (d) 1H NMR spectra of fresh ATChI, TChI, and ATChI aged for 3d at 60 ℃ under ambient moisture. (e) Pb 4f and (f) I 3d XPS spectra for the perovskite films treated with ATChI, TChI, or HAc. (g) Adsorption energies of ATCh+, TCh+, and Ac- with the perovskites containing various defects. (h) Formation energies of different defects after ATCh+, TCh+, and Ac- treatment. (i) Schematic illustration of defect passivation mechanisms after ATChI treatment.

昆明理工大学为论文第一通讯单位，昆明理工大学李虎为论文第一作者，昆明理工大学黄惠教授、高超教授和陈江照教授为论文共同通讯作者。本工作得到了教育部U40人才项目、国家自然科学基金面上项目、云南省重大科技专项计划项目、兵团重点领域科技攻关项目、云南省教育厅光伏-储能集成应用功能材料及技术科技创新团队和昆明理工大学分析测试基金的资助。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/ee/article/doi/10.1039/D6EE05989A/1375658/Reorienting-hydrolysis-reaction-toughens-interface