锡基钙钛矿太阳能电池，凭借其低毒特性和理想的带隙特征，在无铅钙钛矿材料领域中崭露头角，被视为最具潜力的候选者之一。然而，一个不容忽视的挑战是，锡离子（Sn2+）的迅速氧化问题严重阻碍了其效率与稳定性的提升，成为了制约其进一步发展和广泛应用的关键障碍。因此，深入探究锡基钙钛矿的氧化机制，对于推动钙钛矿光伏器件技术的进步至关重要。
众多研究表明，当锡基钙钛矿暴露于空气环境中时，其晶体结构、光吸收特性以及整体器件性能均会急剧退化。更为严重的是，伴随而生的碘单质会进一步加速钙钛矿结构的瓦解过程。过往的研究尝试采用诸如锡粉、肼盐、Sn（II）卤化物及路易斯碱等还原剂来应对这一问题，尽管这些努力取得了一定成效，但所使用的还原剂往往含有高毒性肼化合物，且仅能实现单一层次的还原效果。
鉴于此，开发高效且持续的还原策略对于显著提升锡基钙钛矿器件的稳定性而言至关重要。苏州大学的王照奎教授科研团队开创性地提出了一种双阶段还原策略，通过实施持续性动态还原，有效恢复了锡基钙钛矿光伏材料中被氧化的Sn2+和I-，显著降低了缺陷密度，进而实现了锡基钙钛矿太阳能电池的高性能表现。尤为值得一提的是，硫代硫酸盐的引入不仅有效减少了Sn4+的含量，还减轻了薄膜中与碘相关的缺陷问题，有力证明了该策略在抑制锡基钙钛矿薄膜氧化分解方面的显著效果。
此外，这种双重还原机制还成功钝化了锡基钙钛矿中的缺陷，促进了高质量薄膜的形成，有效减少了开路电压（VOC）的损失。经过优化，锡基钙钛矿太阳能器件的光电转换效率跃升至14.78%，这一显著提升主要归功于器件开路电压（VOC）和填充因子（FF）的改善。更令人振奋的是，在未经封装的情况下连续工作628小时后，优化后的器件仍能保持其初始效率的90%，相较于优化前的器件，其稳定性实现了质的飞跃。这一策略不仅为提升锡基钙钛矿太阳能电池的性能提供了新思路，还为动态可持续性还原的研究奠定了坚实的理论基础和实验依据。这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，文章的第一作者是苏州大学研究生杨雨桐。
Dual-Stage Reduction Strategy of Tin Perovskite Enables High Performance Photovoltaics
Yu-Tong Yang, Fan Hu, Tian-Yu Teng, Chun-Hao Chen, Jing Chen, Namatullah Nizamani, Kai-Li Wang, Yu Xia, Lei Huang, Zhao-Kui Wang
Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202415681
