在确保钙钛矿太阳能电池高效运行的同时保持其耐久性仍然是一项重大挑战,这主要源于缺陷介导的复合、离子迁移以及累积的晶格应力。基于此,南京大学包春雄等人与《Energy & Environmental Science》上刊发“In-situ polymerized zwitterionic elastomers for efficient and stable perovskite solar cells”通过引入一种两性离子化合物作为多功能添加剂,同时调控结晶过程、钝化缺陷、限制离子迁移并释放钙钛矿层内的残余应力,从而显著提升了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。该添加剂的独特多功能性源于其分子状态的演变特性。初始阶段,它作为一种具有强配位能力的小分子,引导高质量钙钛矿的形成并钝化陷阱态。在薄膜形成过程中,该化合物发生原位聚合,在晶界处形成两性离子弹性体网络,从而约束离子移动并释放残余应力。这种综合方法使钙钛矿薄膜具有更优的结晶质量和更少的非辐射损失通道。采用该策略制备的器件实现了27.09%的功率转换效率(认证效率为26.69%),并展现出优异的运行稳定性和热循环稳定性,突显了这种协同策略在推进钙钛矿光伏性能和稳定性方面的有效性。
1.通过原位聚合构建兼具化学钝化(缺陷位点修饰)与物理屏障(界面隔离)功能的两性离子弹性体(P-MPC),同步解决钙钛矿薄膜缺陷、相分离及界面稳定性问题。2.从分子、薄膜到器件多维度验证P-MPC对载流子复合、晶格应力释放的调控,实现高效与稳定的协同提升。3.P-MPC通过“拉伸-释放”晶格应变,结合缺陷态钝化,改善钙钛矿薄膜结晶质量,抑制非辐射复合,为高效稳定器件提供结构-性能关联的新思路。1.探索P-MPC的大面积涂布/印刷工艺,降低实验室小面积向产业化过渡的技术壁垒,推动柔性/叠层钙钛矿器件的工业化应用。2.将P-MPC策略拓展至不同组分钙钛矿(如锡基、铋基)、有机光伏等体系,验证缺陷钝化与界面工程的通用性,丰富高效稳定光电器件的设计范式。3.将P-MPC策略拓展至不同组分钙钛矿(如锡基、铋基)、有机光伏等体系,验证缺陷钝化与界面工程的通用性,丰富高效稳定光电器件的设计范式。原文链接:https://doi.org/10.1039/D5EE07792C