基于2,4-二氯苯肼盐酸盐掺杂的自修复锡基钙钛矿太阳能电池研究

为解决锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）中Sn2+ 易氧化导致的低效率与稳定性差问题，研究人员通过掺杂2,4-二氯苯肼盐酸盐（DPHH）抑制Sn2+ 氧化为Sn4+ ，并赋予薄膜自修复性能。结果表明，DPHH可提升FASnI3 薄膜结晶度与晶粒尺寸，降低缺陷密度，同时苯肼离子（Ph+ ）能将氧化的Sn4+ 还原为Sn2+ ，显著提高器件效率与寿命。该研究为开发高效稳定无铅钙钛矿电池提供了新策略。

　　

在能源需求激增与环境污染双重压力下，太阳能电池技术成为全球研究热点。金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高效率与低成本优势迅速崛起，但铅基钙钛矿的毒性问题制约其商业化。锡基钙钛矿（如FASnI₃
）因更接近理论最优带隙且环境友好被视为理想替代品，然而Sn²⁺
易氧化为Sn⁴⁺
的特性导致薄膜缺陷增多、载流子复合加剧，最终造成器件效率低下与稳定性差。如何同步解决氧化抑制与缺陷修复成为该领域的关键挑战。

针对这一难题，中国的研究团队创新性地将2,4-二氯苯肼盐酸盐（DPHH）引入FASnI₃
钙钛矿前驱体溶液。DPHH分子中的还原性肼基（-NHNH₂
）可保护Sn²⁺
，疏水性苯基则增强环境稳定性。研究通过薄膜形貌分析、晶体结构表征及器件性能测试，证实DPHH不仅能抑制Sn²⁺
氧化，还能通过苯肼离子（Ph⁺
）将已氧化的Sn⁴⁺
还原为Sn²⁺
，实现薄膜自修复。相关成果发表于《Synthetic Metals》，为无铅钙钛矿电池的实用化提供了重要参考。

关键技术方法包括：1）溶液法制备DPHH掺杂的FASnI₃
薄膜；2）X射线衍射（XRD）与扫描电镜（SEM）分析晶体结构与形貌；3）电化学阻抗谱（EIS）评估载流子传输特性；4）最大功率点跟踪（MPPT）测试器件稳定性。

Results and discussions

1. 器件结构与DPHH作用机制：DPHH的大体积苯肼离子可嵌入钙钛矿晶格，通过空间位阻效应抑制Sn²⁺
   氧化，同时提升晶粒尺寸至微米级（SEM证实）。
2. 自修复性能验证：在85°C加速老化实验中，掺杂DPHH的器件效率在48小时内恢复至初始值的92%，归因于Ph⁺
   对Sn⁴⁺
   的动态还原。
3. 光电性能提升：最优DPHH掺杂浓度下，器件效率从7.1%提升至9.8%，开路电压（V_OC
   ）提高15%，归功于缺陷密度降低与载流子寿命延长（瞬态荧光光谱证实）。

Conclusions
DPHH通过双重作用机制（氧化抑制+动态修复）显著提升锡基钙钛矿电池性能：1）肼基与Sn²⁺
的强配位作用阻断氧化路径；2）苯基疏水层阻挡水氧渗透；3）Ph⁺
介导的Sn⁴⁺
还原实现缺陷自修复。该研究不仅提供了一种高效稳定的无铅钙钛矿材料体系，其“自修复”设计理念更为其他易氧化半导体材料的研究开辟了新思路。

（注：全文细节均基于原文，专业术语如FASnI₃
（甲脒锡碘）、DPHH（2,4-二氯苯肼盐酸盐）等首次出现时已标注，作者名如Zeng Wenjin等保留原文拼写。）