锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为极具潜力的无铅替代品，凭借低毒性与优异光电特性，在新能源领域成为研究热点。西北工业大学材料学院的王洪强教授、佟宇教授、王昆教授，以及深圳技术大学的陈威教授敏锐洞察到该方向的战略价值，迅速组建团队开展深入研究，力求突破技术瓶颈，推动其商业化进程。
然而，当前锡基钙钛矿太阳能电池的光伏性能提升遭遇重大阻碍。不可控的结晶过程致使钙钛矿薄膜内部缺陷丛生，高缺陷密度严重限制了电池的光电转换效率与稳定性，成为制约其大规模应用的关键难题。
为攻克这一难题，王洪强教授团队创新性地引入两种含多官能团的乙酰胺衍生物——2 - 氰基乙酰胺（2CA）和2 - 氨基 - 2 - 氰基乙酰胺（2A2CA），以改善锡基钙钛矿薄膜质量。理论计算与实验结果深度融合，共同揭示出关键作用机制：2A2CA分子因具有更大的偶极矩，可显著增强羰基与未配位Sn²⁺阳离子间的相互作用。引入2A2CA后，能有效提高锡空位缺陷（Vₛₙ）的形成能，实现对锡基钙钛矿结晶过程的精准调控，进而制备出表面平整、结构致密、结晶度显著提升且缺陷密度大幅降低的高品质锡基钙钛矿薄膜。
展开剩余71%在本研究中，团队进一步开发出一种高效策略，即利用乙酰胺衍生物作为钙钛矿添加剂，制备高效稳定的锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）。研究发现，2CA和2A2CA分子中的多功能羰基和氨基，可积极促进与未配位Sn²⁺离子的配位反应。相较于2CA，含额外氨基的2A2CA分子具有更大的分子偶极矩，能与钙钛矿形成更强结合力，进一步增大锡空位缺陷（Vₛₙ）的形成能。此外，2A2CA在调控钙钛矿薄膜结晶过程方面表现卓越，既能促进成核，又能延缓结晶速率，最终形成结晶度更高、缺陷密度更低且取向性更优的锡基钙钛矿薄膜。
得益于上述创新改进，经2A2CA修饰的锡基钙钛矿太阳能电池取得了突破性进展。其冠军效率达到14.98%，且在氮气气氛中储存超过2200小时后，仍能保持90%的效率。具体而言，采用2A2CA的器件光电转换效率（PCE）达14.98%，显著高于对照器件的11.14% PCE。同时，经2A2CA优化的器件稳定性大幅提升，在氮气气氛中储存超过2200小时后，仍可维持初始PCE的90%以上，为锡基钙钛矿太阳能电池的产业化应用提供了重要技术支撑。
文献信息
Tailored Crystallization and Defect Control via Acetamide Derivatives for Efficient Tin Perovskite Solar Cells
Yali Chen、Kun Wang、Yibo Han、Wei Chen、Yang Yang、Heng Qi、Feng Yang、Yu Tong、Hongqiang Wang
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c07298
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