钙钛矿太阳能电池以其高效能和低成本在光伏技术领域中迅速崛起。然而，其稳定性问题仍然是限制其商业化应用的主要障碍。钙钛矿材料中的有机阳离子在环境应力（如高温、高湿度）下容易发生逃逸，导致化学计量失衡，从而影响器件的效率和长期稳定性。传统策略如引入氢键或交联聚合物虽有所帮助，但在恶劣的环境条件下保护效果有限，且这些结构主要集中于晶界或钙钛矿薄膜表面，而钙钛矿薄膜埋底界面的稳定性尚未得到有效解决。 近日，南方科技大学的丘龙斌助理教授、Aung Ko Ko Kyaw副教授和哈尔滨工业大学（深圳）的何思斯教授合作，提出了一种仿生“种子生根”策略。通过利用巯基功能化粒子作为“种子”，并在钙钛矿层底部引发2,2,3,4,4,4-六氟丁基甲基丙烯酸酯进行原位聚合，从而来提高钙钛矿的稳定性。这一策略类似于种子在土壤中扎根以防止水土流失，有效地抑制了钙钛矿中有机阳离子的逃逸，从而显著提升了钙钛矿太阳能组件的效率和稳定性。
实验结果表明，种子生根结构通过与有机阳离子形成强氢键，有效防止了有机阳离子在真空热老化过程中的损失。此外，种子生根结构还能使钙钛矿埋底界面的微应变得到释放，从而提高了器件的效率和长期稳定性。最终，该团队成功制备了效率高达25.64%的钙钛矿太阳能电池（有效面积为0.1 cm2）和22.61%的钙钛矿太阳能组件（有效面积为22.40 cm2）。在65 °C和85%的相对湿度下，经过1300 h的光照稳定性测试后，钙钛矿太阳能组件仍能保持初始效率的90%以上。 这一仿生种子生根策略为解决钙钛矿电池和组件的稳定性问题提供了新思路，为其商业化应用奠定了基础。 论文信息 In situ Polymerization Induced Seed-Root Anchoring Structure for Enhancing Stability and Efficiency in Perovskite Solar Modules Sibo Li, Xiaowei Xu, Xin Wang, Nuanshan Huang, Jun Fang, Dongxu Lin, Yueyue Shao, Prof. Jia Zhou, Prof. Aung Ko Ko Kyaw, Prof. Sisi He, Prof. Longbin Qiu 文章的第一作者是哈尔滨工业大学和南方科技大学联合培养博士研究生李思博和南方科技大学博士研究生徐晓伟。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202421174
