两性离子分子CAPB实现3D钙钛矿太阳能电池体相与表面双重钝化提升光伏性能

针对钙钛矿太阳能电池(PSCs)中非辐射复合缺陷导致效率损失的问题，研究人员通过引入两性离子分子椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)，实现CsFAMA钙钛矿薄膜的体相与表面双重钝化。CAPB的季铵基与PbI2 中碘离子静电作用，羧酸根/酰胺C=O与Pb2+ 配位，使器件效率提升至21.47%，并在4080小时湿度老化后保持98%初始效率，为光伏技术稳定性突破提供新策略。

　　

钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其卓越的光电特性成为能源领域的研究热点，认证效率已突破27%。然而，溶液法制备的钙钛矿薄膜存在晶界和表面缺陷，导致非辐射复合(non-radiative recombination)，严重制约器件性能与稳定性。尽管表面钝化(如2-氨基吡啶、2-巯基吡啶等)和添加剂工程(如咖啡因)能部分改善缺陷问题，但单一策略难以同时解决体相(bulk)与界面缺陷。台湾大学Wang Leeyih团队在《Materials Today Energy》发表研究，创新性采用两性分子椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)，实现三重阳离子CsFAMA钙钛矿的协同钝化。

研究采用旋涂法制备CAPB掺杂(0.2 wt%)的Cs_0.05
MA_0.16
FA_0.79
Pb(Br_0.1
Cl_0.9
)₃
薄膜，通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)分析组分分布，结合X射线衍射(XRD)评估晶体取向，并系统测试器件在湿热条件下的稳定性。

Results and discussion
CAPB的两亲性结构显著改善薄膜均匀性，其季铵基与PbI₂
中碘离子形成静电作用，羧酸根/酰胺C=O则与未配位Pb²⁺
结合，同步钝化体相和表面缺陷。电学测试显示，CAPB器件开路电压(V_oc
)提升至1.15 V，效率达21.47%。更值得注意的是，CAPB与胺类N-H形成的氢键网络有效抑制高温下胺挥发，使器件在65°C/85°C老化1872小时后仍保持93%/80%初始效率。

Conclusion
该研究首次证实两性分子CAPB可通过多重相互作用实现三维钙钛矿的协同钝化：1) 静电作用抑制碘空位；2) 配位键修复铅缺陷；3) 氢键网络稳定有机组分。这种"三位一体"的钝化机制使器件在湿热条件下展现突破性稳定性——4080小时湿度老化后效率仅衰减2%，远优于文献报道的同类策略。研究为设计多功能钝化分子提供了新范式，对推动钙钛矿光伏产业化具有重要指导意义。