实验室马东阁教授&陈江山研究员团队：多位点添加剂通过钝化缺陷和增强结晶提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性

钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其优异的光电特性而成为光伏领域的研究热点。然而，多晶钙钛矿薄膜在低温结晶过程中难以控制速率，易产生大量缺陷，使得薄膜结晶质量变差，进而导致严重的非辐射复合，限制了器件性能。因此，调控结晶和钝化钙钛矿缺陷对于实现高性能PSCs至关重要。

近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的马东阁教授/陈江山研究员课题组采用一种多活性位点添加剂策略来调控钙钛矿薄膜的结晶生长并有效钝化钙钛矿缺陷，制备出高质量的钙钛矿薄膜。传统单一活性位点添加剂只能针对某一类缺陷，且可能干扰结晶过程。最终采用多活性位点添加剂制备的PSCs实现了23.02%的光电转换效率（PCE）。此外，未封装的器件在50±5%相对湿度环境中放置1320小时后仍能保持初始效率的91%，展现出卓越的环境稳定性。因此，开发具有多活性位点的添加剂，实现协同钝化与结晶调控，是提升PSCs性能的有效策略。

本研究提出一种创新性多活性位点添加剂策略用于调控Cs0.05(FA0.98MA0.02)0.95Pb(I0.88Br0.15)3钙钛矿薄膜的结晶以及钝化钙钛矿缺陷态。将5,5''-二溴-2,2':5',2''-三噻吩（DBTT）引入钙钛矿前驱体溶液中延缓了结晶速率，有利于形成高质量薄膜，减少晶界，提升载流子传输效率。此外，DBTT分子中的溴（Br）和硫（S）原子提供了多个活性位点：Br原子可填补碘（I）空位，S原子能够与未配位的Pb²⁺形成配位键，S与I的相互作用抑制I-Pb反位缺陷的形成。理论计算与XPS、FTIR等实验共同证实了DBTT能够有效钝化钙钛矿缺陷，有效的抑制非辐射复合。得益于这种缺陷钝化和调控结晶的协同作用策略，最终基于DBTT的PSCs实现了23.02%的PCE。此外器件在50±5% RH湿度条件下放置1320 h后仍能保持初始效率的91%，展现出卓越的空气稳定性。这种通过单一分子钝化多种缺陷并增强结晶的协同策略，为制备高质量钙钛矿薄膜以实现高性能钙钛矿太阳能电池提供了一种有效途径。

图1 DBTT分子结构式，结晶调控以及作用机理图

相关研究成果以“Collaborativepassivation of defects and enhancing crystallization enabled by an additivewith multiple active sites for inverted perovskite solar cells”为题发表在Chemical Engineering Journal上，其中通讯作者为马东阁教授、陈江山研究员，第一作者为杜青博士生。该研究工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、广东省基础与应用基础研究基金项目、广东省自然科学基金等科研项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.166733.