南京工业大学王芳芳最新AFM:动态应力调节分子网络引导FAPbI3钙钛矿定向生长

甲脒铅碘钙钛矿（FAPbI₃）因其带隙接近理论最优值并具备优异的光电性能，被广泛认为是高效钙钛矿太阳能电池的核心吸光层。然而，在高温退火及随后的冷却过程中，由于钙钛矿薄膜与基底之间热膨胀系数不匹配，薄膜内部易积累残余拉伸应力，进而诱发缺陷生成与非辐射复合，严重制约器件效率提升与长期运行稳定性。针对上述问题，南京工业大学王芳芳&李仁志&中山大学袁艺于AFM上报道了一种“动态应力调控分子网络”策略。该策略引入兼具强路易斯碱性与可聚合乙烯基的4-乙烯基哌啶（VPD）分子：一方面，VPD可与Pb²⁺发生强配位作用，实现高效缺陷钝化并抑制PbI₂的生成；另一方面，其在退火过程中原位聚合形成交联分子网络，对钙钛矿晶格提供有效的机械约束与增强作用，从而将不利的残余拉伸应力重构为有益的压缩应力。同时，该动态网络进一步诱导FAPbI₃沿(100)晶面优先生长，获得晶粒更大、致密性更高且取向更加一致的高质量薄膜。

多种表征结果表明，该策略能够显著降低薄膜的陷阱态密度，延长载流子寿命并优化界面能级匹配。基于此制备的n-i-p结构钙钛矿太阳能电池实现了25.50%的冠军效率，并在连续工作500 h后仍保持95%的初始性能。该研究展示了一种具有良好普适性的分子设计思路，通过配位钝化、原位聚合与应力调控的协同作用，实现了钙钛矿太阳能电池效率与运行稳定性的同步提升。

原文：https://doi.org/10.1002/adfm.202529457