钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于溶液制备和快速晶体生长的独特特性，可能会表现出各种缺陷，最终影响其光伏性能和稳定性。针对该问题，近期，杭州电子科技大学电子信息学院&碳中和新能源研究院严文生团队在Cell Reports Physical Science期刊发表研究论文，将一种多功能添加剂三氟甲磺酸钾(KTFS)被引入到碘化铅(PbI2)前驱体溶液中。硕士生邵天翔为论文第一作者，臧月副教授和严文生教授为论文通讯作者。
因为三氟甲磺酸根阴离子(SO3CF3-)的加入，观察到正的功函数位移，这将有利于空穴的提取，且钾离子(K+)可以占据晶格间隙，有效抑制离子迁移。根据计算结果，碘空位(VI)和铅空位(VPb)缺陷的形成能显著增加。因此，KTFS修饰的钙钛矿太阳能电池器件表现出高达23.96 %的转化效率以及超过1000 h的环境稳定性。
图1. 钙钛矿中KTFS与缺陷分析的相互作用机制。（A）作用机理图，（B）傅里叶红外FTIR分析，（C and D）Pb 4f和I 3D的X射线光电子能谱XPS分析，（E，F and G）铅空位与碘空位缺陷示意图（H）KTFS钝化前后VI的TDOS分析
图2. 钙钛矿薄膜的能级和载流子动力学研究。（A）UPS能级测量，（B）KPFM薄膜表面电势分析，（C）钙钛矿薄膜的能带结构分析，（D and E）不同入射方向的光致发光PL强度，（F）不同入射方向的光致发光寿命TRPL曲线，（G，H and I）不同入射方向的TA光谱
图3. 器件光伏性能的提升。（A）器件结构，（B, C, D and E）器件J-V 曲线, 迟滞, 器件效率分布以及EQE曲线，（F）器件在最大功率点处的稳态功率输出和稳态光电流，(G and H) 器件的暗态J - V曲线和VOC光强依赖图，（I）暗态环境下的纯电子层器件的SCLC曲线
图4. 未封装器件与钙钛矿薄膜的稳定性观测。（A and B）通过UV-vis吸收光谱记录对照和KTFS处理的薄膜在空气中30 - 40 % RH下老化的湿度稳定性，（C and D）在空气中连续激光照射不同时间(0~30min)下对薄膜的PL光谱测量，（E）85℃下的器件热稳定性观测，（F）器件在手套箱中的长期稳定性观测