武汉脒祥化学有限公司

近年来，金属卤化物钙钛矿太阳能电池以其卓越的光电转换能力，在全球范围内引发了广泛关注。它的功率转换效率已经达到了令人瞩目的25.7%，这一数字与硅太阳能电池相媲美。然而，尽管我们取得了显著的进展，但有机-无机杂化钙钛矿中使用的有机成分在高温下的不稳定性，一直是我们面临的挑战。若能用无机阳离子取而代之，这个问题或许能得到有效解决。

在众多无机钙钛矿材料中，CsPbI3因其1.73 eV的带隙而备受瞩目，它与硅顶部电池的串联配置更是被视为理想的太阳能电池结构。然而，通过传统溶液法制备的钙钛矿薄膜常常在表面和晶界处存在电子缺陷，这些缺陷作为非辐射复合中心，会捕获自由电荷载流子，从而导致光电效率的整体下降。更糟糕的是，这些缺陷还可能引发离子迁移，使钙钛矿对光和湿气的敏感性增加，进一步影响其稳定性。

为了克服这一难题，陕西师范大学的向万春、田庆文和刘生忠团队近期在无机钙钛矿太阳能电池的表面钝化技术上取得了重大突破。他们设计了一种新型的含氟钝化剂——三氟乙脒，用于抑制CsPbI3-xBrx薄膜中的缺陷。这种钝化剂中的脒基能够强有力地螯合到钙钛矿表面，有效抑制碘化物空位，同时通过氢键加强与其他分子的连接。更值得一提的是，三氟乙脒中的三个氟原子能够形成坚固的分子间氢键，为钙钛矿构建了一道强大的防潮屏障。

经过三氟乙脒处理的钙钛矿太阳能电池展现出了出色的性能。在0.09 cm²和1.0 cm²的器件面积上，其功率转换效率分别达到了21.35%和17.21%，这两项数据均创下了全无机钙钛矿太阳能电池的新纪录。更令人惊喜的是，该器件在室内光照条件下的效率也高达39.78%，成为全无机室内光伏器件中的佼佼者。此外，经过长期老化测试，三氟乙脒处理后的器件在960小时后仍能保留93%的初始效率，显示出优异的环境稳定性。

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这项研究不仅揭示了在设计新型钝化分子时，应同时考虑螯合构型和分子间相互作用的重要性，以实现高效的表面钝化和防潮效果；还进一步证明了无机钙钛矿太阳能电池在弱光应用中的巨大潜力。这项成果为无机钙钛矿太阳能电池的未来发展指明了方向，也为我们探索更高效、更稳定的光伏技术提供了宝贵的启示。

这篇研究论文已发表在《德国应用化学》杂志上，第一作者为陕西师范大学硕士研究生张浩。这一重大突破无疑为无机钙钛矿太阳能电池的商业化应用奠定了坚实的基础，也让我们对未来清洁能源的发展充满了期待。

Fluorine-Containing Passivation Layer via Surface Chelation for Inorganic Perovskite Solar Cells

Hao Zhang, Wanchun Xiang, Xuejiao Zuo, Xiaojing Gu, Shiang Zhang, Yachao Du, Zhiteng Wang, Yali Liu, Haifeng Wu, Peijun Wang, Qingyue Cui, Hang Su, Qingwen Tian, Shengzhong (Frank) Liu

Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202216634