钙钛矿太阳能电池（PSC）是最具商业化前景的新一代光伏技术候选者之一，效率和稳定性一直是该领域的研究热点。钙钛矿薄膜晶界缺陷、异质结界面处的缺陷及能带偏移被认为决定了PSCs在运行过程中的功率损失，同时影响了其运行稳定性。这成为PSCs进一步发展走向实际应用的主要障碍。
目前已报道的调节策略不能同时修复位于体相晶界和异质结界面的缺陷。全面优化异质结界面及晶界缺陷密度，同时调控钙钛矿相邻两个界面的能级排列，逐渐成为实现高效率高稳定性PSC器件的有效策略。然而，用一种材料，简单一步法钙钛矿前驱体掺杂，实现多功能、全方位修饰优化PSC至今鲜有报道。
近日，南方科技大学许宗祥和韩国浦项科技大学Taiho Park等人联合开发了一种喹吖啶酮（QA））衍生物，具备两亲性的 π-共轭离子化合物 (QAPyBF4)，在钙钛矿前体中通用一步添加工艺，实现了晶界和异质结界面缺陷同步钝化，同时还调节了钙钛矿相邻的两个界面能级排列。
研究发现，π-共轭离子化合物在钙钛矿成膜过程中出现自发分布现象，功能化的大π-共轭[QAPy]2+阳离子贯穿钙钛矿薄膜，分布在薄膜晶界及钙钛矿矿/空穴传输层（HTL）界面，阴离子[BF4]-自发富集在钙钛矿/电子传输层（ETL）界面。π-共轭阳离子使钙钛矿表面能带发生弯曲同时钝化钙钛矿缺陷；富集在SnO2 界面处的高电负性 [BF4]-阴离子与夹层中的阳离子偶极矩作用，降低SnO2功函数。 薄膜形貌及载流子传输研究发现，钙钛矿薄膜形貌得到了改善。由于阴阳离子自发分布的协同作用，光生载流子在空穴传输层（HTL）/钙钛矿、钙钛矿/ETL两个界面传导能垒减小。 由于阴阳离子自发分布及多种化学键协同钝化作用，SnO2基平面 n-i-p 型PSC 的开路电压从参比器件的1.16伏提高到钝化器件的1.2伏，填充因子从76.8%提高到80.9%，效率从20.9%提升到了 23.1%，器件回滞现象得到抑制，运行稳定性也获得了大幅度的提升。这种具有自发分布和协同效应的添加剂设计策略将有利于高性能PSC的低成本制备，进一步提高其商业化可行性。 论文信息： Synergy Effect of a π-Conjugated Ionic Compound: Dual Interfacial Energy Level Regulation and Passivation to Promote VOC and Stability of Planar Perovskite Solar Cells Xiaoyuan Liu,Jihyun Min,Qian Chen,Tuo Liu,Geping Qu,Pengfei Xie,Hui Xiao,Juin-Jei Liou,Taiho Park,Zong-Xiang Xu 文章的第一作者是南方科技大学刘孝远博士（现为南方科技大学访问学者，深圳大学副研究员）。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117303
