北京大學周歡萍AM：局部靜電相互作用穩定鈣鈦礦太陽能電池

金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）顯示出巨大的商業化前景，然而鈣鈦礦本身的弱鍵合性質使其易受外界刺激影響，從而削弱了器件的工作壽命。目前旨在增強鈣鈦礦組分間鍵合強度的方法仍難以在單一器件中同時實現“高效率”和“高穩定性”。

本文北京大學周歡萍等人提出了一種局部靜電相互作用策略，采用一種未被探索且設計合理的有機陽離子——四甲基二丙基三銨（IDPA3?）。IDPA3?具有空間受限的多相互作用位點，能夠與[PbI?]??八面體建立強烈的局部靜電相互作用，誘導鈣鈦礦晶格壓縮。這種壓縮通過增強晶格內部的化學鍵合提高了鈣鈦礦的晶格能，最終在增強結構穩定性的同時抑制了離子遷移。因此，經過修飾的甲脒鉛碘（FAPbI?）器件表現出頂尖的穩定性，在85°C連續工作和濕熱測試下性能損失可忽略不計。值得注意的是，p-i-n結構器件在1.00 cm2面積上獲得了25.28%的認證能量轉換效率（PCE），屬于已報道的最高認證效率之一。

總體而言，本工作展示了局部靜電相互作用工程作為一種有前景的策略，可從本質上穩定鈣鈦礦微觀結構，彌合靜電調控與結構穩定性之間的鴻溝，并突顯了其他三電荷有機分子在推動穩定鈣鈦礦光電器件方面的廣闊潛力。

研究亮點：

1. 提出“局部靜電相互作用”新策略：通過設計具有空間受限多作用位點的三銨陽離子IDPA3?，與鈣鈦礦[PbI?]??八面體形成強局部靜電作用，誘導晶格壓縮，顯著提升本征結構穩定性。

2. 實現效率與穩定性的雙重突破：修飾后的FAPbI?器件獲得25.28%的認證效率（1 cm2），并在85°C高溫連續運行1000小時后仍保持98.8%的初始效率，展現出卓越的操作穩定性。

3. 揭示微觀機制并驗證普適性：通過多種表征手段證實IDPA3?引起晶格壓縮、縮短Pb–I鍵、增強FA?與骨架結合，該策略在CsPbI?和MAPbI?等其他鈣鈦礦體系中也有效。

K. Li, Z. Huang, H. Zai, et al. “ Localized Electrostatic Interaction Stabilize Perovskite Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e17685.

https://doi.org/10.1002/adma.202517685

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