金属卤化物钙钛矿太阳电池因其低成本、高效率的优势，获得了广泛的关注。然而，其使用寿命较短成为实用化的瓶颈。埋底界面是钙钛矿太阳电池受光面，持续光照下易遭到破坏。此外，埋底界面也会影响钙钛矿的晶体质量。因此，构筑高效且稳定的埋底异质结是实现长期快速电荷抽取的关键。

近日，王言博&韩礼元教授在国际高水平期刊Advanced Energy Materials发表了钙钛矿太阳电池稳定性的最新进展。王言博和韩礼元教授为论文的通讯作者，博士生张才益为第一作者。

该工作观测到反式钙钛矿器件在持续光照下，其埋底界面会优先出现孔洞，从而诱发整体器件的降解。这一问题主要是由于钙钛矿下界面存在大量未配位碘离子，在强光照下易捕获光生空穴，生成碘单质。为解决这一问题，团队在埋底界面引入多种卤代苯甲酸分子。苯甲酸分子的羧基可与氧化镍空穴传输层表面羟基配位，钝化空穴传输层的同时，使得小分子牢固锚定在空穴传输层上。另一侧的卤素原子则可与未配位的碘离子形成卤键，其中4-碘-2，3，5，6-四氟苯甲酸分子形成的卤键最强，实现了未配位碘离子的高效钝化，抑制了碘单质的生成。此外，高定向的卤键可有效诱导钙钛矿晶体的取向生长，加速器件内部载流子输运。最终，基于该高效稳定的埋底异质结，封装器件在持续的1个标准太阳光照下1000小时后仍保持初始效率的91.86%，光电转换效率达到22%以上。

该项成果为钙钛矿太阳电池稳定异质结的构筑提供了新的思路，对于推进钙钛矿太阳电池稳定性发展具有重要意义。

图1 稳定异质结构筑示意图与卤键表征

图2光照条件下埋底界面降解的观测与稳定异质结的效果

图3 卤键对钙钛矿晶体取向的影响

图4反式钙钛矿太阳电池的性能

上海交通大学材料学院