多功能金属有机盐界面调控实现填充因子超86%的高效钙钛矿太阳能电池

来自国际团队的研究人员针对倒置结构钙钛矿太阳能电池界面非辐射复合问题，开发了基于全氟己基乙基磺酸钾（PPFES）的多功能界面调控策略。该研究通过SO3?螯合钝化缺陷、疏水屏障保护和能带优化，实现了25.32%的转换效率和86.39%的填充因子，器件稳定性显著提升，为高效稳定钙钛矿光伏技术提供了新范式。

　　

在倒置（p-i-n型）钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）中，界面非辐射复合问题严重制约了器件效率与稳定性的同步提升。为破解这一难题，研究人员创新性地引入一种具有多齿磺酸根（SO₃^?）基团和疏水全氟烷基链的金属有机盐——全氟己基乙基磺酸钾（PPFES），对钙钛矿/电子传输层（Electron Transport Layer, ETL）界面进行精准调控。

综合理论与实验分析表明，PPFES通过磺酸根与铅（Pb）的螯合作用协同钝化钙钛矿表面缺陷，同时其疏水特性有效阻隔环境水分子侵蚀，并优化了钙钛矿/ETL界面的能带排列。这种多效协同机制使PPFES修饰的PSCs获得25.32%的冠军能量转换效率（Power Conversion Efficiency, PCE）和86.39%的超高填充因子（Fill Factor, FF），在1.55 eV带隙下达到 Shockley-Queisser 理论极限值的95.6%。

更令人振奋的是，改性器件在60%相对湿度的空气中存放1200小时后仍保持90%初始效率，在35°C环境温度下连续进行1300小时最大功率点跟踪（AM 1.5G光照）后仍保有88%初始性能。该研究开创了集缺陷钝化、稳定性增强与能带优化于一体的多功能界面工程新范式，为高性能钙钛矿光伏器件的商业化推进提供了重要技术路径。