喜讯！上海硅酸盐所杨松旺团队在钙钛矿薄膜结晶调控、无机纳米电子传输层制备等方面取得多项新进展

进展一：2D 模板时空演化实现钙钛矿薄膜同步结晶与高效电荷提取

针对两步法制备钙钛矿薄膜过程中存在的上下界面结晶速率失配及晶界缺陷问题，团队通过准原位变温荧光（TDPL）光谱揭示了其微观机制，并提出了一种时空演化的二维（2D）模板辅助结晶策略。

该策略将间氟苯乙基碘化铵（m-F-PEAI）引入碘化铅前驱体溶液，原位形成 (m-F-PEA)₂PbI₄二维钙钛矿作为结晶模板。该模板与目标三维α-FAPbI₃共享相似的 Pb-I 八面体网络，有效引导了 (100) 取向柱状晶粒的生长，实现了薄膜全厚度方向结晶速率的同步。

研究表明，2D 模板在时间维度引导晶粒择优取向生长，在空间维度分布于晶界和表面，构建有利于空穴提取的网络结构，显著抑制非辐射复合。结合减反膜技术，器件光电转换效率提升至 26.03%，且储存稳定性与运行稳定性大幅改善。

相关成果以"Spatio-Temporal Evolution of 2D Templates Enables Synchronized Crystallization and Efficient Charge Extraction in Perovskite Solar Cells"为题，发表在Advanced Functional Materials上（DOI: 10.1002/adfm.78011）。

进展二：LiH₂PO₄添加剂协同缺陷钝化与能带重构实现高效反式钙钛矿太阳能电池

反式钙钛矿太阳能电池虽具迟滞小、稳定性好等优势，但多晶薄膜表面的大量缺陷限制了开路电压和填充因子的提升。团队引入低成本无机盐磷酸二氢锂（LiDP）作为多功能前驱体添加剂，成功解决了这一难题。

机理分析显示，LiDP 具有双重作用：一方面，H₂PO₄^-中的高电负性氧原子与未配位 Pb²⁺配位形成 Pb-O-P 键，钝化深能级缺陷并促进晶粒生长；另一方面，诱导表面能带位移（功函数从 4.00 eV 升至 4.57 eV）并构建界面偶极层，显著降低电荷提取势垒。该策略有效提升了反式器件的开路电压、填充因子及整体稳定性。

相关成果以"Synergistic Defect Passivation and Energy Band Reconstruction via LiH₂PO₄Additive for Efficient Inverted Perovskite Solar Cells"为题，发表在Nanotechnology上（DOI: 10.1088/1361-6528/ae607f）。

进展三：SnO₂纳米晶墨水配体工程实现低成本反式柔性钙钛矿太阳能电池

柔性钙钛矿电池的全溶液法制备面临巨大挑战：传统 SnO₂纳米晶墨水使用的极性溶剂会损伤下层钙钛矿薄膜，而常用的富勒烯材料则成本高昂且稳定性不足。为此，团队开发了一种基于油酸配体修饰的非极性 SnO₂纳米晶墨水。

通过将纳米晶表面亲水基团替换为长链油酸配体，SnO₂纳米晶可稳定分散于正己烷等非极性溶剂中，避免了对钙钛矿层的溶剂损伤，实现了致密、无针孔的高质量薄膜沉积。油酸配体不仅保证了溶剂正交性，还通过范德华相互作用有效钝化了界面缺陷。

基于该策略制备的反式柔性电池光电转换效率达 22.19%，创下溶液法 SnO₂电子传输层反式柔性电池的效率纪录。器件在 10 mm 弯曲半径下循环 1000 次后，仍保持 71.41% 的初始效率，展现出优异的环境与机械稳定性。

相关成果以"Ligand Engineering of SnO₂Nanocrystal Ink for Low-Cost Inverted Flexible Perovskite Solar Cells"为题，发表在ACS Applied Nano Materials上（DOI: 10.1021/acsanm.6c01424）。

上述论文第一作者分别为上海硅酸盐所博士研究生李垂羽、硕士研究生洪祥和谢鑫倩，通讯作者为杨松旺研究员。研究工作获上海市科委“新能源”项目及载人航天工程科学研究与应用系统项目资助。

文章链接：

进展一：https://doi.org/10.1002/adfm.78011

进展二：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6528/ae607f

进展三：https://doi.org/10.1021/acsanm.6c01424

图 1（a）对照组器件和（b）2D 模板辅助目标组器件的截面 SEM 图像。（c）形成 2D 模板的候选添加剂阳离子静电势分布图。不同制备阶段下目标组薄膜与对照组薄膜的 XRD 图：（d）PbI₂薄膜，（e）钙钛矿湿膜，（f）退火后的钙钛矿薄膜。（g）浅掠射角与深掠射角下 GIXRD 的测试方法示意图；模板辅助目标钙钛矿薄膜在（h）上表面和（i）埋底界面 GIXRD 图

图 2（a）上表面受光的退火过程准原位 TDPL 测试方法示意图，上表面受光条件下的（b）目标组薄膜和（c）对照组薄膜的准原位 TDPL 光谱热图。（d）底部受光的退火过程准原位 TDPL 测试方法示意图，底部受光条件下的（e）目标组薄膜和（f）对照组薄膜的准原位 TDPL 光谱热图

图 3（a）目标组器件与对照组器件在反向扫描（实线）和正向扫描（虚线）下的J-V曲线（插图为器件结构示意图），（b）PCE、（c）V_OC、（d)J_SC和（e）FF 的统计分布图，（f）IPCE 及积分电流密度曲线。未封装目标组器件与对照组器件在（g）N₂和（h）干燥空气（RH < 10%）条件下的储存稳定性，（i）未封装目标器件与对照器件于最大功率点跟踪（MPPT）条件下的长期运行稳定性

图 4（a）LiDP 对钙钛矿薄膜的作用机理示意图，（b）LiDP、对照组钙钛矿薄膜和 LiDP 修饰钙钛矿薄膜的 FTIR 光谱，对照组与 LiDP 修饰薄膜的（c）Pb 4f和（d）I 3d轨道 XPS 能谱，（e）对照组与 LiDP 修饰薄膜的 UPS 能谱（截止区与起始区），（f）对照组与 LiDP 修饰钙钛矿薄膜的能级图

图 5（a）SnO₂–Ac 配体及后续 SnO₂–OA 配体交换过程的示意图，（b）SnO₂–OA 和（c）SnO₂–Ac 纳米晶的高分辨透射电镜（HRTEM）图像，插图为对应的逆傅里叶变换（IFFT）图像，（d）SnO₂、SnO₂–OA 和 SnO₂–Ac 纳米晶的 XRD 图及（e）FTIR 光谱

图 6（a）SnO₂–OA 与 SnO₂–Ac 薄膜的 Sn 3d和（b）O 1s轨道 XPS 能谱，（c）裸钙钛矿薄膜、（d）钙钛矿/SnO₂–OA 薄膜和（e）钙钛矿/SnO₂–Ac 薄膜的 KPFM 图像，（f）钙钛矿、SnO₂–OA 和 SnO₂–Ac 薄膜的能级排列示意图

图 7（a）基于 SnO₂–OA 和 SnO₂–Ac 电子传输层的反式柔性钙钛矿太阳能电池的J–V曲线及（b）IPCE 与积分电流密度曲线，（c）PCE、（d）J_SC、（e）V_OC和（f）FF 的统计分布图（每种条件基于 24 个独立器件），（g）未封装的 SnO₂–OA 与 SnO₂–Ac 柔性电池在暗态、空气环境中（20–25°C，20–30% RH）的储存稳定性，（h）在氮气气氛中、弯曲半径为 10 mm 条件下的弯曲循环稳定性