復旦大學AFM：雙氰胺“雙鍵合”調控錫鈣鈦礦結晶！效率突破15.45%，3100小時穩定性創紀錄

錫基鹵化物鈣鈦礦因Sn2?的高路易斯酸性導致結晶過快，以及Sn2?易氧化引起的嚴重p型摻雜，在其多樣化應用中面臨巨大挑戰。

本研究復旦大學梁子騏等人探索了一種路易斯堿添加劑雙氰胺（DCD），其通過與鹵化物鈣鈦礦形成Sn←N和N─H?I的雙重配位鍵，實現與錫鈣鈦礦晶格的精準分子結構匹配。這種分子機制可減緩結晶動力學、穩定中間相，從而促進致密、低缺陷錫鈣鈦礦薄膜的形成。DCD還能鈍化Sn2?/I?缺陷、抑制Sn2?氧化、降低非輻射復合。DCD的方向性配位最大程度減少了自聚集并增強了界面電荷傳輸，克服了傳統添加劑的固有局限。優化后的錫基鈣鈦礦太陽能電池器件所有光伏參數同步提升，功率轉換效率從13.05%（對照組）顯著躍升至15.45%（冠軍器件）。

值得注意的是，未封裝的DCD改性器件在氬氣氣氛中儲存3100小時后仍保持80%的初始效率。本研究為推進環境友好型鈣鈦礦光伏器件提供了一種簡便的結晶調控與缺陷鈍化雙重策略。

研究亮點：

1. 提出“雙重配位”機制：DCD通過Sn←N（路易斯酸堿作用）與N─H?I（氫鍵）雙重化學鍵協同作用，精準調控鈣鈦礦前驅體膠體行為、抑制Sn2?氧化、并鈍化界面缺陷。

2. 結晶動力學與缺陷鈍化協同優化：DCD延緩成核、穩定中間相，促進形成致密無針孔的大晶粒薄膜，同時有效抑制非輻射復合，載流子壽命從12.26 ns提升至22.21 ns。

3. 器件性能與穩定性同步突破：基于DCD優化的錫基鈣鈦礦太陽能電池效率提升至15.45%，未封裝器件在Ar氣氛下3100小時仍保持80%初始效率，展現出優異的操作穩定性。

J. Wu, Z. Wu, and Z. Liang, “ Dual-Coordinated Additive Ameliorates Crystallization Kinetics and Charge Transport of Tin Halide Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e30928.

https://doi.org/10.1002/adfm.202530928

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