氘代阳离子提升钙钛矿太阳能电池效率与稳定性的分子设计策略

为解决混合阳离子钙钛矿太阳能电池在持续光照下因MA+去质子化导致的不稳定性问题，研究人员通过系统评估甲基铵(CH3NH3+, MA+)阳离子的部分/完全氘代策略，成功抑制降解途径、降低钙钛矿相形成能并改善结晶质量。该研究使器件获得25.6%的功率转换效率(PCE)和82.6%的填充因子(FF)，56 cm2组件在40°C持续光照1000小时后仍保持93.7%初始效率，为发展高效稳定光伏技术提供了新思路。

　　

在光电材料领域，氘代甲基铵(MA⁺)阳离子的创新应用正掀起一场效率革命。混合阳离子钙钛矿太阳能电池长期受困于光照条件下MA⁺(H-H)的去质子化反应，这种不稳定性严重制约器件性能。研究人员巧妙运用同位素工程，通过部分或完全氘代(D-D)策略，将化学键解离能(BDE)提升至新高度。

这种分子层面的精准调控带来三重惊喜：首先，氘代阳离子像分子锁般牢牢锁住质子，使去质子化反应发生率显著降低；其次，材料结晶过程变得更为有序，犹如被施了魔法般形成缺陷更少的高质量薄膜；最后，离子迁移现象得到有效遏制。实验数据显示，优化后的器件非辐射复合损失大幅减少，最终实现25.6%的惊人转换效率。

更令人振奋的是，大面积组件(56 cm²)在加速老化测试中展现出军工级稳定性——在40°C持续光照1000小时后，效率保持率仍高达93.7%。这项研究不仅揭示了同位素效应调控光电材料性能的深层机制，更为开发下一代耐用型光伏器件提供了可量产的解决方案。