段玉偉&彭強AM：原位自交聯聚合與開環加成反應精密構建內部封裝層，實現高效環保的鈣鈦礦太陽能電池

在鈣鈦礦頂部表面覆蓋內部封裝層對于提升鈣鈦礦質量、實現高性能鈣鈦礦太陽能電池至關重要。

本文成都理工大學段玉偉和彭強等人通過硅氧烷基團的自交聯聚合和環氧基團的開環加成反應，原位合成了一種新型內部封裝層，以克服長期以來被忽視的IEL缺陷，例如消除副產物的不利影響，以及在提高鈣鈦礦質量和最小化Pb2?泄漏之間取得平衡。綜合表征表明，GPTFP中的氨基、羥基和碳氟鍵通過氫鍵、氧-鉛、氟-鉛及疏水相互作用，協同穩定晶界、鈍化表面缺陷、阻隔氧氣和水分，并最大限度地減少鈣鈦礦的Pb2?泄漏。所得鈣鈦礦表現出增強的結晶質量、減小的殘余應變、在環境氣氛中老化200天后仍保持穩定的空氣穩定黑相，并且在模擬惡劣條件下未檢測到Pb2?泄漏。

因此，所制備的倒置器件實現了26.83%的優異效率，并獲得了26.57%的認證效率以及26.51%的認證準穩態輸出。值得注意的是，該器件在連續1倍太陽光照射和空氣環境存儲2000小時后，分別保持了超過93%的初始效率。

研究亮點：

1. 原位構建無副產物的內部封裝層（GPTFP）：
   通過硅氧烷基團的自交聯聚合與環氧基團的開環加成反應，在鈣鈦礦表面形成致密封裝層，過程中無副產物生成，避免了傳統封裝層中殘留物對器件性能的負面影響。

2. 多重協同作用提升性能與穩定性：
   GPTFP中的氨基、羥基和碳氟鍵通過氫鍵、氧-鉛、氟-鉛等相互作用，協同鈍化表面缺陷、穩定晶界、阻隔水氧侵入，并有效抑制鉛離子泄漏。

3. 高效率與高穩定性兼具：
   器件效率高達26.83%（認證26.57%），并在連續1倍太陽光照射和空氣環境中儲存2000小時后，仍保持93%以上的初始效率，黑相鈣鈦礦在空氣中穩定存在200天。

Q. Cao, Y. Duan, M. Cheng, et al. “ Meticulous Construction of Internal Encapsulation Layer via In Situ Self-Cross-Linking Polymerization and Ring-Opening Addition Reactions for Efficient and Environmental Perovskite Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e17304.

https://doi.org/10.1002/adma.202517304

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