卤化铅钙钛矿多晶薄膜可通过溶液或真空技术进行沉积，展现出优异的光电性能。近年来，单结钙钛矿太阳能电池的能量转换效率不断攀升，公证纪录已达26.7%，媲美于单晶硅电池。然而，面向商业化应用，迫切需要提高钙钛矿太阳能电池的运行稳定性。层内和层间的离子扩散和迁移是导致钙钛矿太阳能电池运行稳定性欠佳的根源。

近日，浙江大学王鹏教授、天津理工大学张敏教授与洛桑联邦理工学院的Lukas Pfeifer博士、Michael Grätzel教授合作，开发了一种新型的甲脒铅碘钙钛矿薄膜表面钝化剂——碘化1,3-双环[1.1.1]戊二铵（BCPDAI），该分子钝化剂有机骨架构象稳定、铵位点立体位阻大，显著提高了钙钛矿太阳能电池的运行稳定性。

实验研究发现，将BCPDAI的异丙醇溶液旋涂到甲脒铅碘钙钛矿薄膜的表面，在合适温度下退火，可以提高钙钛矿薄膜的结晶度，并将残留的大部分碘化铅转化为二维钙钛矿。这种表面处理不但改善了钙钛矿薄膜的表面形貌，还有效钝化了半导体表面缺陷，抑制了非辐射复合。使用BCPDAI处理过的钙钛矿薄膜，作者制备了n-i-p型钙钛矿太阳能电池，其平均能量转换效率达25.4%；此外，BCPDAI表面处理显著地抑制了离子迁移，提高了钙钛矿太阳能电池在65℃的运行稳定性。

理论计算揭示，BCPDA²⁺阳离子的局部正电荷密度高，与钙钛矿晶格中的[PbI₆]^4-八面体静电作用强，在钙钛矿表面的结合能高。BCPDAI修饰后，钙钛矿晶格内、晶格间的碘迁移活化能均有所提高。该研究阐明了BCPDAI抑制钙钛矿表面离子迁移的微观机制，为进一步提高器件的长期运行稳定性指明了方向。

Conformationally Stable and Sterically Hindered Bicyclo[1.1.1]pentane-1,3-diammonium Modification of FAPbI₃ Enhances the Performance of Perovskite Solar Cells

Dr. Ming Ren, Jing Zhang, Dr. Yaohang Cai, Dr. Lukas Pfeifer, Dr. Yanfei Mu, Prof. Yi Yuan, Prof. Min Zhang, Dr. Shaik M. Zakeeruddin, Prof. Michael Grätzel, 

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202421535