氨基酸衍生物调控宽禁带钙钛矿结晶制备高效太阳能电池

为解决宽禁带(WBG)钙钛矿太阳能电池(PSCs)因溴含量高导致结晶不可控、缺陷多引发的开路电压(VOC)损失和运行稳定性差等问题，研究人员通过合成D-精氨酸碘化物(DAI)添加剂，显著延缓钙钛矿结晶过程，获得晶粒增大、缺陷减少的高质量薄膜。最终器件实现23.1%的功率转换效率(PCE)和1.266 V的高VOC，并在700小时运行后仍保持91.7%的初始效率，为钙钛矿叠层器件开发提供新策略。

　　

这项突破性研究聚焦宽禁带(wide-bandgap, WBG)钙钛矿材料（带隙≈1.68 eV）在叠层太阳能电池中的应用瓶颈。高溴含量钙钛矿的快速结晶会导致薄膜质量差、缺陷态密度高，引发严重的非辐射复合和光致卤化物偏析(light-induced halide segregation)，最终造成器件开路电压(V_OC)损失和性能衰减。

研究团队创新性地设计出D-精氨酸碘化物(D-arginine iodide, DAI)作为结晶调控剂。其分子中的多重功能基团能与钙钛矿前驱体产生特异性相互作用，犹如"分子刹车"般显著延缓结晶动力学过程。这种精准调控使得钙钛矿晶粒尺寸显著增大，晶界数量锐减，同时有效缓解薄膜残余应力。

性能测试显示，经DAI优化的器件实现23.1%的功率转换效率(power conversion efficiency, PCE)，V_OC高达1.266 V（电压损失仅0.414 V）。更令人振奋的是，在持续光照700小时后，器件仍保持91.7%的初始效率，远优于对照组的55.7%（430小时）。这项工作为开发高效稳定的钙钛矿-硅叠层电池提供了关键材料基础。