倒置钙钛矿太阳能电池因其低温制造工艺、出色的工作稳定性以及与叠层电池技术的兼容性，成为光伏领域的研究热点。然而，目前功率转换效率仍落后于其理论极限，其能量损失主要源于钙钛矿体相和界面缺陷态引发的非辐射复合，以及相邻界面间能级不匹配导致的载流子提取效率低下，这成为制约器件效率和寿命的核心瓶颈。
针对钙钛矿体相缺陷富集的问题，西安交通大学电气学院，电工材料电气绝缘全国重点实验室研究团队提出了一种针对空间尺度钙钛矿晶体缺陷的优化策略。分布于钙钛矿前驱体溶液中的芳香胺衍生物4-CBA通过氢键和双齿配位作用构建了有序的固体界面锚定网络，从而稳定了[PbI6]4-八面体框架和增强机械稳定性。此外，通过抑制离子迁移损失和调节能带结构，4-CBA缓解了薄膜内的残余应变，减少了非辐射复合并改善了电荷传输性能。基于该策略，研究团队制备的钙钛矿太阳能电池器件（0.08 cm2）实现了26.25%的最佳光电转换效率（经第三方机构认证效率）。研究表明多活性位点添加剂策略在高性能钙钛矿太阳能电池制造方面具有重要的应用潜力。
该成果以《定制添加剂介导双齿配位协同提升倒置钙钛矿太阳能电池效率与稳定性》（Tailored Additive-Mediated Bidentate Coordination Achieves Simultaneous Efficiency-Stability Enhancement in Inverted Perovskite Solar Cells）为题发表在国际知名学术期刊《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。
进一步，针对下界面自组装单分子层Me-4PACz易团聚、成膜不均的问题，研究团队提出了一种超分子杂交构筑的多功能π‑π共轭分子桥策略。借助CDA和Me-4PACz分子间π‑π堆叠与氢键协同作用，有效抑制了Me‑4PACz分子团聚，从而提升了SAM薄膜表面覆盖度与结构有序性。研究团队制备的钙钛矿太阳能电池器件（0.08 cm2）实现了26.94%的最佳光电转换效率（经第三方机构认证效率为26.40%）。该工作揭示了界面的分子级精细调控对于反式钙钛矿光伏器件性能提升的关键作用机制。
该成果以《多功能π-π共轭分子桥用于钙钛矿太阳能电池》（Multifunctional π-π conjugated molecular bridges for perovskite solar cells）为题发表在国际知名学术期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。
上述两项工作，西安交通大学电气学院博士生牛佳希均为论文第一作者，西安交通大学电气学院周峻教授、西安交通大学物理学院梁超教授、怀柔实验室邹德春教授为共同通讯作者。西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金、电工材料电气绝缘全国重点实验室等项目的资助，并获得了西安交通大学分析测试共享中心在测试表征方面的支持。其他合作者还包括吴锴教授、张楠研究员、睢适齐博士、付磊助理教授等。
论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.70932
https://doi.org/10.1039/d6ee05749g
文字：周峻教授科研团队
图片：周峻教授科研团队
