杭电碳中和与新能源团队在《Chemical Engineering Journal》发表钙钛矿太阳能电池最新研究成果

近日，杭州电子科技大学碳中和与新能源研究院臧月、严文生教授团队在Chemical Engineering Journal（中科院一区TOP）发表题为Reinforced 1D Perovskite Growth via Molecular Synergy for Enhanced Perovskite Solar Cells Stability的研究论文。周志旭为第一作者，臧月副教授、严文生教授为通讯作者。

针对钙钛矿薄膜表面与晶界缺陷多、器件稳定性不足的难题，该工作提出氯化胆碱-磺酰胺（ChClSA）双分子协同调控（CSR）策略。借助磺酰胺S=O基团与氯化胆碱OH基团之间的分子间相互作用，精准促进3D钙钛矿表面一维（1D）钙钛矿原位生长。该策略可钝化未配位Pb²⁺缺陷、消除残余PbI₂、优化界面能级排布，显著抑制非辐射复合损失。

图1 不同后处理钙钛矿薄膜的XRD、SEM、PL与TRPL表征

借助原位XRD、FTIR、XPS等表征证实双组分分子协同作用可在退火过程中强化1D钙钛矿相生成，同时改善薄膜表面平整度，实现能级匹配优化。

图2 原位XRD、FTIR与XPS揭示1D钙钛矿生长及分子相互作用机制

基于该改性策略，反式钙钛矿太阳能电池实现25.30%的冠军光电转换效率，远高于对照组22.12%。器件在氮气环境85 ℃热老化500 h后保留初始效率的82.01%；800 h最大功率点持续追踪后仍维持86%初始效率。同时界面断裂能提升，器件耐湿性能得到改善。

图3 器件光伏性能、缺陷表征与稳态输出测试

图4 薄膜及器件的热、湿度与长期运行稳定性测试

该双分子协同界面工程策略为高效、高稳定性钙钛矿太阳能电池的开发提供新思路，也为低维/三维复合钙钛矿的理性设计提供参考。