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尽管路易斯碱添加剂已广泛应用于提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能,但传统添加剂的选择仍高度依赖经验筛选:配位作用过弱难以有效调控结晶过程,而配位作用过强又容易束缚前驱体,阻碍晶体的有序生长,如何实现适宜的配位强度并兼容不同器件架构仍是一项重要挑战。鉴于此,南京工业大学王芳芳、李仁志在JACS报道了一项基于平衡配位化学实现跨架构高效钙钛矿太阳能电池的研究成果。研究团队系统考察了10种不同结构的分子添加剂,揭示了配位强度与器件效率之间的火山型关系,确定了−2.0~−1.8 eV的适宜配位窗口,并选用2-巯基嘧啶(PM-SH)作为代表性添加剂。PM-SH通过巯基硫与嘧啶环氮对Pb²⁺的协同配位,同时借助氢键作用稳定FA⁺,在有效抑制不利中间相形成的同时,避免过强配位造成的动力学限制。这种双重相互作用实现了“快速成核、缓慢结晶”的动态调控,促进高纯度α-FAPbI3的形成和晶粒有序生长,从而获得大晶粒、低缺陷且结晶质量优异的钙钛矿薄膜。优化后的薄膜表现出更低的陷阱态密度和更长的载流子寿命,有效抑制非辐射复合并改善电荷传输。最终,正置(n-i-p)器件实现了26.12%的光电转换效率,认证效率达到25.62%;倒置(p-i-n)器件效率达到26.56%。未封装正置器件在空气中放置1800小时后仍保持93%的初始效率,倒置器件在连续最大功率点跟踪(MPPT)运行1320小时后仍保持94%的初始效率。该工作建立了基于配位强度的定量添加剂设计原则,实现了对钙钛矿结晶热力学与动力学的协同调控,为开发高效、稳定且兼容不同器件架构的钙钛矿太阳能电池提供了新的设计思路。


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