甲脒功能化盐酸盐双钝化策略提升钙钛矿太阳能电池性能研究

针对钙钛矿太阳能电池（PSCs）中晶界与表面缺陷导致的效率与稳定性瓶颈，北京大学团队创新性提出基于1H-吡唑-1-甲脒盐酸盐（PCH）的双钝化策略（BP&SP），通过体相钝化与表面处理协同作用，实现24.75%的冠军效率（PCE）和超1500小时环境稳定性，为商业化应用提供分子工程新范式。

　　

论文解读
钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其26%的实验室效率纪录被视为光伏领域的新星，但晶界和表面缺陷引发的非辐射复合（non-radiative recombination）和环境降解问题严重阻碍其商业化进程。这些缺陷如同"能量黑洞"，不仅吞噬光生载流子，还加速器件在湿热条件下的衰变。北京大学研究团队独辟蹊径，将含氮小分子1H-吡唑-1-甲脒盐酸盐（PCH）改造为"分子手术刀"，通过体相-表面双钝化策略精准"缝合"钙钛矿薄膜的缺陷伤口。

研究采用三重阳离子CsMAFA钙钛矿体系，通过前驱体掺杂（Bulk Passivation, BP）和表面后处理（Surface Passivation, SP）双路径引入PCH。关键技术包括：稳态/瞬态荧光光谱（PL/TRPL）分析载流子动力学，开尔文探针力显微镜（KPFM）表征表面电势，以及最大功率点跟踪（MPPT）评估器件稳定性。

Results and discussion

1. 分子设计机理：PCH的吡唑和脒基团形成"双钳"结构，分别锚定未配位Pb²⁺和卤素空位，其盐酸根离子还修复了碘空位缺陷。
2. 薄膜特性优化：BP&SP处理使晶粒尺寸增大至微米级，陷阱密度降低83%，载流子寿命从128 ns延长至498 ns。
3. 器件性能突破：冠军器件实现24.75%的PCE（认证效率24.1%），填充因子（FF）达83.2%，且在45±5%湿度下未封装器件保持93%初始效率。

Conclusions
该研究开创性地将PCH分子应用于钙钛矿缺陷的全维度修复，其创新性体现在：①首次揭示吡唑-脒协同钝化机制；②建立"体相-界面"双通道钝化模型；③实现效率-稳定性的"双高"突破。这项工作发表于《Materials Today Communications》，为分子工程在光伏领域的应用提供了教科书级范例。