近期，我院博士生涂艺博以第一作者身份于能源领域顶级期刊 Nano Energy刊发题为 “Improving the Performance of Inverted Perovskite Solar Cells via Grain Boundary Passivation with B−N Covalent Conjugate Molecule”的学术论文，该研究聚焦于钙钛矿太阳能电池领域前沿进展。此研究中，杭州电子科技大学（电子信息学院 & 碳中和新能源研究院）为论文第一署名单位，杭州电子科技大学庞淑婷特聘副教授、华南理工大学段春晖教授以及杭州电子科技大学严文生教授作为共同通讯作者。
反式钙钛矿太阳能电池（IPSCs）因其低廉的成本和可扩展的制造工艺而受到广泛的关注。然而，钙钛矿薄膜的晶界会产生大量的缺陷，导致严重的非辐射复合损失和在光照下运行稳定性急剧的下降等问题。在此，我们将一种以B−N共价键为核心结构的分子BNT嵌入到钙钛矿晶界中作为晶界修复剂。其中，B−N共价键可以看作为一个路易斯酸碱对，可以同时减少晶界上的浅能级和深能级缺陷。BNT改性后的IPSCs表现出显著的光电转换效率（PCE），达到24.02%，而与此相对应的参照组器件的效率为22.27%。此外，优化后的器件在光照下表现出卓越的稳定性，在1个太阳光强度下连续照射600小时后，仍保持了初始效率的80.6%以上。
亮点一：BNT分子进入钙钛矿薄膜晶界，优化光电性能
随着反溶剂的引入，BNT在晶界上的填充，改善了薄膜的质量，虽然在结晶性上并未有较大提升，但表面电势和整体均匀性都有了显著的提高。
图1. (a)参照组和BNT修饰后钙钛矿器件的横截面SEM图像。(b)BNT改性薄膜的高分辨率TEM图像；虚线为晶界线。(c)参照组和(d)BNT改性后薄膜的2DGIWAXS图案。(e)和(f)通过扫描KPFM获得的参照组和BNT处理的钙钛矿薄膜的表面电位图像。(g)沉积在ITO/SAM基底上的BNT处理的钙钛矿薄膜的ToF-SIMS深度剖面图。(h)基于ToF-SIMS深度剖面图重构的MA、FA、Cs、B、S和In在BNT样品中的三维分布图像。
要点二：释放残余应力，减少晶界离子迁移通道
BNT分子在软晶格钙钛矿上的附着，抑制了钙钛矿在结晶过程中受到的残余应力，同时由于晶界处屏障的作用，导致离子迁移通道的减少，减缓了器件当中银电极与钙钛矿吸光层中的卤素离子之间的反应。
图2. (a)参照组薄膜和(b)BNT处理的钙钛矿薄膜的(100)晶面的GIXRD图。(c)从GIXRD图谱中获得的晶面间距与入射角的关系。光照老化后的(d)参照组器件和(e)BNT处理后器件的横截面SEM及银、碘、铅的EDX映射图。