双齿配位诱导的离子液体工程实现钙钛矿太阳能电池缺陷钝化与相稳定

来自国内的研究人员通过离子液体工程，针对钙钛矿太阳能电池（PSCs）的缺陷钝化和相不稳定性问题，开展了基于双氰胺根（DCA?）配位策略的研究。研究发现DCA?通过双齿氮配位有效钝化铅空位陷阱，提升器件效率（PCE）并抑制δ相生成。该工作为大气环境下制备稳定PSCs提供了新思路。

　　

离子液体（IL, Ionic Liquid）工程技术近日成为提升钙钛矿太阳能电池（PSCs, Perovskite Solar Cells）性能与稳定性的前沿策略。本研究聚焦一种新型添加剂——1-(2-乙氧基乙基)-1-甲基吡咯烷双氰胺盐（Pyr-DCA），并通过与常用硫氰酸根（SCN^?）基离子液体的对比，揭示其独特的钝化机制。密度泛函理论（DFT, Density Functional Theory）模拟表明，DCA^?阴离子凭借双齿氮配位模式与欠配位Pb²⁺离子产生更强结合力，从而高效钝化深能级陷阱态。

实验证实，添加Pyr-DCA的钙钛矿薄膜呈现出更大的晶粒尺寸、更优的结晶度与更低的陷阱密度，显著延长载流子寿命并抑制非辐射复合。最终器件在功率转换效率（PCE, Power Conversion Efficiency）、耐湿性与长期运行稳定性方面均获得提升。尤其引人注目的是，在1太阳光照与电偏压条件下进行的原位掠入射广角X射线散射（GIWAXS, Grazing-Incidence Wide-Angle X-Ray Scattering）测试表明，DCA^?可有效抑制降解相关的δ相与PbI₂的生成，维持钙钛矿α相的结构完整性。

该项研究不仅揭示了DCA^?在化学钝化与结构稳定方面的双重功能，更为在大气环境中规模化制备高性能、高稳定性钙钛矿太阳能电池提供了新的材料设计思路。