華東師范大學AM：抑制富勒烯熱聚集實現ISOS-L-3穩定的倒置鈣鈦礦太陽能電池

倒置鈣鈦礦太陽能電池作為實用光伏器件的有力候選，在標準商業化測試條件（ISOS-L-3，1 sun + RH≥50% + 85°C）下常出現嚴重性能衰減，成為其商業化進程中的主要障礙。其中一個固有瓶頸在于富勒烯在高溫下會自發聚集形成結晶團簇，導致不可逆的界面破壞。

受仿生蜘蛛網的啟發，本研究華東師范大學付圣、李曉東和方俊峰等人通過原位聚合3-氨丙基三甲氧基硅烷構建了“富勒烯固定網”，將其[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯分子牢固固定。水解并聚合的APTMS形成堅固的三維框架，通過強氫鍵相互作用限制PCBM，從而抑制其熱聚集。同時，網絡中暴露的氨基鈍化鈣鈦礦表面缺陷并增強鈣鈦礦/電子傳輸層界面耦合。因此，目標倒置鈣鈦礦太陽能電池實現了26.39%的冠軍效率（認證26.27%），并在ISOS-L-3條件下老化800小時后仍保持90%以上的初始性能，顯著優于對照組（24.98%，T90 < 250 h）。

本工作為實現高效且光熱穩定的鈣鈦礦光伏器件提供了可行且有效的途徑。

研究亮點：

1. 仿生蜘蛛網設計：受蜘蛛網啟發，利用APTMS原位聚合形成三維硅氧烷網絡作為“富勒烯固定網”，通過強氫鍵作用牢固鎖住PCBM分子，有效抑制其在高溫下的熱聚集與結晶。

2. 界面協同增強：網絡中暴露的氨基不僅固定PCBM，還可與鈣鈦礦表面形成配位與氫鍵，同步實現表面缺陷鈍化與界面耦合強化，提升載流子提取并抑制非輻射復合。

3. 高效率與超高光熱穩定性：目標器件效率達26.39%（認證26.27%），在嚴苛的ISOS-L-3條件下（85°C、1 sun光照、濕度≥50%）T90壽命超過800小時，遠超對照組（<250小時），為倒置鈣鈦礦電池的商業化穩定性樹立了新標桿。

Q. Weng, Y. Li, S. Fu, et al. “ Suppressing Thermal Aggregation of Fullerene Enables ISOS-L-3 Stable Inverted Perovskite Solar Cells.” Advanced Materials (2025): e20308.

https://doi.org/10.1002/adma.202520308

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