【Adv.Mater.】 22.76%效率突破：协同钝化助力准二维钙钛矿太阳能电池

文章标题：Synergistic Passivation Enables 22.76%‐Efficiency Quasi‐2D Perovskite Solar Cells
通讯作者：Pengwei Li
文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.72756

文章概要

引言

近年来，有机-无机金属卤化物钙钛矿因其长载流子扩散长度、高迁移率、强光吸收以及可调谐带隙而成为光伏领域的明星材料。钙钛矿太阳能电池的认证效率已攀升至27.03%，超越传统硅基技术。然而，其软离子晶格导致对湿度、热和光照敏感，限制了商业化进程。准二维钙钛矿因引入疏水有机间隔层而展现出更强的环境稳定性，但同时存在大量缺陷与非辐射复合中心，成为效率提升的瓶颈。本文提出了一种简单而有效的策略：引入乙酸酐（Ac₂O）作为多功能添加剂，协同调控结晶过程与缺陷钝化，从而实现效率与稳定性的双提升。

主要实验及结论

研究表明，乙酸酐的羰基基团能够与未配位的Pb²⁺离子形成配位，同时与胍离子（GA⁺）形成氢键，有效抑制A位空缺并减缓结晶速率。这一作用使得薄膜晶粒更大、结晶度更高、缺陷态密度显著降低。进一步的光谱与理论计算显示，乙酸酐的引入不仅改善了薄膜形貌，还提升了费米能级，增强了内建电场，从而加速载流子的分离与提取。

在器件性能方面，优化后的准二维钙钛矿太阳能电池实现了22.76%的最高功率转换效率（认证效率21.69%），刷新了低n值准二维器件的纪录。相比对照组，器件的开路电压、短路电流密度和填充因子均有显著提升。稳定性测试显示，封装器件在2000小时最大功率点连续运行后仍保持96%的初始效率，表现出优异的耐久性。

总结及展望

本文通过引入乙酸酐，实现了对准二维钙钛矿的结晶调控、缺陷钝化与能级工程的协同优化，成功突破了效率与稳定性的权衡。该策略不仅为准二维钙钛矿提供了新的分子调控思路，也为未来高效稳定的钙钛矿光伏器件开发提供了切实可行的路径。展望未来，利用类似的小分子添加剂进行能带与缺陷的精细调控，有望进一步推动钙钛矿太阳能电池在商业化应用中的落地。