華北電力大學(xué)黃浩&李美成Nat Commun：界面靜電斥力抑制碘離子遷移，提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池反向偏壓穩(wěn)定性

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）在濕度、光照和高溫等條件下的穩(wěn)定性已取得顯著進(jìn)展，但仍面臨反向偏壓下的衰減問(wèn)題，其主要原因在于碘離子（I?）的不可逆遷移。

本文華北電力大學(xué)黃浩和李美成等人揭示了PSCs在反向偏壓下的I?跨層遷移機(jī)制，并提出通過(guò)在鈣鈦礦界面引入4,4',4'',4'''-甲烷四基四苯磺酸（TFMS）分子，構(gòu)建與I?之間的靜電斥力，以非鍵合方式抑制其反向偏壓下的遷移。同時(shí)，TFMS還能阻斷空穴注入，減少界面I?的氧化。優(yōu)化后的器件在TiO?作為電子傳輸層（ETL）時(shí)效率達(dá)25.80%，在SnO?作為ETL時(shí)達(dá)26.21%（認(rèn)證效率26.09%）。

更重要的是，器件在經(jīng)歷25個(gè)偏壓老化循環(huán)（0 V/-1 V/0 V，每階段12小時(shí)）后仍保持>80%的初始效率，反向偏壓穩(wěn)定性顯著提升。

研究亮點(diǎn)：

1. 首創(chuàng)界面靜電斥力策略：通過(guò)TFMS分子在鈣鈦礦界面構(gòu)建與碘離子的靜電斥力，以非鍵合、可逆方式抑制反向偏壓下的離子跨層遷移。

2. 效率與穩(wěn)定性同步提升：在TiO?和SnO?兩種ETL體系中均實(shí)現(xiàn)效率提升（最高認(rèn)證效率26.09%），并顯著增強(qiáng)器件的反向偏壓、濕熱及紫外穩(wěn)定性。

3. 強(qiáng)抗反向擊穿能力：器件擊穿電壓最高達(dá)-28.11 V，為單結(jié)鈣鈦礦電池中報(bào)道的較高值，有效預(yù)防實(shí)際應(yīng)用中因反向擊穿導(dǎo)致的器件失效。

Lan, Z., Yang, Y., Huang, H. et al. Interfacial electrostatic repulsion inhibits iodide ion migration for enhancing reverse-bias stability of perovskite solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66224-7

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