西湖大學王睿Nat Commun：消除殘留MA?實現(xiàn)穩(wěn)定FAPbI?鈣鈦礦光伏器件

基于甲脒鉛碘（FAPbI?）的鈣鈦礦太陽能電池具有接近Shockley-Queisser效率極限的理想帶隙，然而來自甲基氯化銨添加劑中的殘留MA?會在熱/光應(yīng)力下嚴重影響其工作穩(wěn)定性。

為此，西湖大學王睿等人開發(fā)了一種α相輔助反溶劑方法，采用無MACI的前驅(qū)體來制備α-FAPbI?薄膜。該薄膜表現(xiàn)出增強的熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)完整性，并通過多種技術(shù)進行了全面表征。優(yōu)化后的器件實現(xiàn)了26.1%的光電轉(zhuǎn)換效率，是目前報道的FAPbI?基倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池中的最高值之一，并在加速老化條件下展現(xiàn)出持續(xù)穩(wěn)定性。

該策略解決了MA?誘導(dǎo)的降解瓶頸，為商業(yè)化高性能鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展鋪平了道路。

研究亮點：

1. 首創(chuàng)無MA?殘留的α-FAPbI?制備策略：
   提出α相輔助反溶劑法，利用不含MACI的前驅(qū)體與MASCN反溶劑添加劑，成功制備高質(zhì)量、無MA?殘留的純相α-FAPbI?薄膜，從源頭上避免MA?揮發(fā)導(dǎo)致的熱/光不穩(wěn)定性。

2. 實現(xiàn)26.1%高效率與優(yōu)異穩(wěn)定性兼具：
   優(yōu)化后的倒置結(jié)構(gòu)電池效率達26.1%，認證效率26.08%，同時在55°C持續(xù)光照下運行1000小時后仍保持95%以上初始效率，顯著優(yōu)于含MA?器件的快速衰減。

3. 揭示MA?殘留對穩(wěn)定性的內(nèi)在影響機制：
   通過DFT計算與多種表征手段，明確MA?殘留會降低FAPbI?分解焓，誘發(fā)PbI?生成與Ag離子遷移，而目標薄膜則表現(xiàn)出優(yōu)異的相純性與界面完整性。

Zhao, K., Yao, L., De?er, C. et al. Mitigating residual MA+ for stable FAPbI3 perovskite photovoltaics. Nat Commun16, 10074 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-65045-y

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