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开发锡铅（Sn-Pb）窄带隙钙钛矿对实现全钙钛矿叠层太阳能电池至关重要，这可以帮助超越单结光伏器件的极限。然而，Sn-Pb钙钛矿存在大量体缺陷和界面非辐射复合中心，开路电压和由此导致的器件效率不理想。北京大学周欢萍研究团队首次表明一种常用于金属焊接的焊剂松香酸（AA）可以有效解决Sn-Pb钙钛矿中的复杂缺陷化学问题。AA分子内的共轭双键通过氧化还原过程在自我消除Sn4+-Pb0缺陷对中起关键作用。此外，C═O基团能够与Sn2+配位，提升了Sn-Pb钙钛矿的抗氧化稳定性。因此，观察到载流子寿命延长了十倍，并且低温下与缺陷相关的双峰发射特征显著抑制。最终器件的光电转换效率从22.28%（参考值）提升至23.42%，在操作和光照条件下表现出相当的稳定性。
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图1. 在老化过程中，AA在钙钛矿薄膜中同时消除Sn4+和Pb0AA是一种常用的焊剂，用于去除锡焊料表面形成的氧化膜。其化学式为C20H30O2，相应的结构式如图1a所示。由于AA分子内的共轭双键具有还原性，它可以将Sn-Pb钙钛矿中的Sn4+还原为Sn2+。产生的氧化产物可能同时将Pb0氧化为Pb2+。因此，研究团队认为AA分子可以通过化学反应促进Sn4+（伴随VSn）和Pb0的自我消除，化学反应方程式如下![]()
其中AAoxi和AAred分别是AA分子的氧化态和还原态。
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图2. 加速前驱体中Sn4+和Pb0的消除及钙钛矿薄膜的抗氧化能力提升
研究团队提出在参考溶液和AA溶液中发生如下化学反应：Sn4++ Pb0 → Sn2+ + Pb2+。从热力学角度来看，金属Pb和SnI4之间发生了电子转移；然而，在室温下，Sn4+-Pb0自我消除仍存在动力学障碍。因此，AA促进了Sn4+-Pb0对的自我消除，导致Sn2+和Pb2+的形成，这可能源于AA分子中共轭双键的循环转变。此外，AA在加速Sn4+-Pb0对自消过程中，提高了Sn-Pb钙钛矿的抗氧化能力，实质上抑制了深层缺陷态。
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a) 未封装的Ref和AA钙钛矿在环境空气中的PL光谱。b) 未封装的Ref和AA钙钛矿在环境空气中的TRPL光谱。通过KPFM测量探针和钙钛矿薄膜之间的接触电位差：c) 未封装的Ref钙钛矿薄膜和d) AA钙钛矿薄膜。温度依赖的稳态PL光谱测量范围为300到80 K：e) Ref钙钛矿和f) AA钙钛矿。温度间隔为20 K，以加热方式进行测量。g) Ref钙钛矿和h) AA钙钛矿的标准化稳态温度依赖PL光谱的颜色图。![]()
为了验证基于AA修饰的Sn-Pb钙钛矿太阳能电池的光伏性能，研究团队制造了倒置p-i-n器件，其结构为ITO/PEDOT/2PACz/钙钛矿/C60/BCP/Ag，如图4a所示。Ref和AA器件的电流-电压（J-V）曲线如图4b所示。经过AA修饰后，AA器件在反向扫描中显示出23.42%的提高PCE，VOC为0.877 V，JSC为33.27 mA cm−2，FF为80.28%。PCE的提高主要归因于VOC（0.843 V至0.877 V）和FF（79.70%至80.28%）的提升，这与通过添加AA在Sn-Pb钙钛矿中抑制缺陷一致。如图4e所示，AA器件在标准功率输出（SPO）条件下保持了99.9%的初始效率，稳定工作了420小时。在最大功率点（MPP）处施加电压来跟踪Ref和AA器件在AM 1.5 G全光谱下50°C的操作稳定性，AA器件显示出更好的稳定性，在260小时后保留了80.2%的初始效率，而Ref器件仅保留了15.4%的初始效率。A Soldering Flux Tackles Complex Defects Chemistry in Sn-Pb Perovskite Solar Cellshttps://doi.org/10.1002/adma.202405807
