昆明理工大学陈江照最新NC：理性设计的通用钝化剂实现高性能单结和叠层钙钛矿电池

     界面陷阱态辅助的非辐射复合阻碍了钙钛矿太阳能电池的发展。鉴于此，昆明理工大学陈江照教授、河北工业大学陈聪教授等人报道了理性设计的通用缺陷钝化剂，实现了高效稳定单结和叠层钙钛矿太阳能电池。通过阴阳离子协同效应同时钝化了多种缺陷。而且，可以通过精确控制阳离子上氢原子数量和空间位阻来调控缺陷钝化效果。由于最小化的界面能量损失，基于L-缬氨酸苄酯对甲苯磺酸盐（VBETS）修饰的真空闪蒸技术制备反式电池和组件分别取得了26.28%和21%的效率，VBETS钝化的钙钛矿/硅叠层电池获得了30.98%的功率转换效率。该工作强调了钝化分子中氢原子数量和空间位阻的重要性。

Fig. 1| Theoretical screening of organic cations. a The chemical structures and electrostatic potential of BG⁺, VBE⁺, LBE⁺, and TS^-. b The binding energy of BGTS, VBETS, and LBETS with FAPbI₃ containing Pb_I anti-site, V_I, and V_FAdefects. c-e, The binding energy of (c) BG⁺, (d) VBE⁺, and (e) LBE⁺ cations with FAPbI₃containing V_FA defects. f Binding energy of An⁺, MA⁺, EA⁺, BG⁺, VBE⁺, and LBE⁺with FAPbI₃ containing V_FA defects. g-i Charge density difference of (g) BG⁺, (h) VBE⁺, and (i) LBE⁺ with FAPbI₃ surface encompassing V_FAdefects (cyan indicates a decrease in charge density, yellow indicates an increase in charge density).

Fig. 2|Chemical interactions and perovskite film quality. a XPS spectra of S 2p in the control and BGTS, VBETS, or LBETS-modified perovskite films. b, c XPS spectra of (b) Pb 4f and (c) I 3d in control and BGTS, VBETS, or LBETS modified perovskite films. d-f FTIR for (d) BGTS and BGTS+PbI₂, (e) VBETS and VBETS+PbI₂, and (f) LBETS and LBETS+PbI₂. g, h Steady-state PL (g) and TRPL (h) spectra of the control, BGTS, VBETS, and LBETS-modified perovskite films on a bare glass substrate. i I-V curves of the devices based on ITO/SnO₂/perovskite (BGTS, VBETS, and LBETS)/C₆₀/Agstructure under dark.

Fig. 3| Surface potentials and energy level of perovskite films. a SEM images of the control, BGTS, VBETS, and LBETS-modified 1.58 eV-Cs_0.05(FA_0.95MA_0.05)_0.95Pb(I_0.95Br_0.05)₃perovskite films. b LBIC mapping images of the control, BGTS-, VBETS-, and LBETS-modified 1.58 eV-Cs_0.05(FA_0.95MA_0.05)_0.95Pb(I_0.95Br_0.05)₃based PSCs, the top row is fresh perovskite films and the bottom row is perovskite films after aging for 5 days at room temperature under RH of 60 ± 10%. cKPFM images of the control, BGTS, VBETS, and LBETS-modified 1.58 eV-Cs_0.05(FA_0.95MA_0.05)_0.95Pb(I_0.95Br_0.05)₃perovskite films. d Tangent lines in KPFM images to demonstrate changes in surface potential. e UPS spectra of the control, BGTS, VBETS, and LBETS-modified perovskite films. f Energy level diagram of the control and BGTS, VBETS, and LBETS-modified perovskite films.

Fig. 4| Device performance and long-term stability. a-c Champion J-Vcurves of the best-performing control and VBETS-modified (a) 1.53 eV (prepared in the ambient conditions), (b) 1.53 eV (prepared in the glovebox with 99.999% N₂ conditions), and (c) 1.66 eV perovskite-based PSC devices in reverse and forward scan mode. d The column-shaped statistical chart of PCE, V_OC, J_SC, and FF parameters for control devices and VBETS-modified devices based on 1.53 eV, 1.58 eV, and 1.66 eV perovskite as photoactive layer Specifically, * represents that perovskite devices are prepared in N₂ glove boxes, while the others are prepared under air ambient conditions. e The EQE spectra and integrated J_SC of the champion VBETS-modified PSCs with 1.53 eV, 1.58 eV, and 1.66 eV perovskites. f J-V curves of the 1.58 eV-perovskite-based PSC modules with VBETS modification. The inset is the photograph of a VBETS-modified perovskite module with an aperture area of 32.144 cm². g Comparison of the historical PCEs of the PSC module with an aperture area exceeding 30 cm². h Cross-sectional SEM image for exhibiting the device structure of perovskite/HJT crystalline silicon TSCs modified with VBETS. i J-V curves for the TSCs without and with VBETS in reverse and forward scan mode. j MPPT stability curves of the single-junction PSCs without and with VBETS.

论文链接：

Zuolin Zhang#, Yinsu Feng#, Jike Ding#, Quanxing Ma#, Hong Zhang*, Jiajia Zhang*, Mengjia Li, Taoran Geng, Wenhuan Gao, Yang Wang*, Boxue Zhang, Thierry Pauporté, Jian-Xin Tang*, Hongjian Chen, Jiangzhao Chen*, Cong Chen*. Rationally designed universal passivator for high-performance single-junction and tandem perovskite solar cells. Nature Communications 2025, 16, 753.

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56068-6

赵清课题组网站：http://faculty.pku.edu.cn/~vuaQVn/zh_CN/index.htm

蓝光钙钛矿LED最高EQE26.4%    保持团队：浙江大学狄大卫&叶志镇&戴兴良团队  更新时间：2024年7月17日

钙钛矿太阳能电池世界记录每日更新

钙钛矿/硅叠层太阳能电池最高认证光电转化效率34.6%   保持单位：隆基

中国科学院物理研究所孟庆波团队 

钙钛矿室内光伏组件最高认证孔径面积效率34.94%/国家光伏产业计量测试中心认证(12.80 cm²)  保持团队：暨南大学麦耀华教授团队 

露天制备钙钛矿太阳能电池最高效率25.74%   保持团队：中国华北电力大学李美成团队  更新时间：2024年3月26日

基于TiO2的平面钙钛矿太阳能电池中最高的效率24.8%   保持团队：华北电力大学李美成团队  更新时间：2022年8月4日

锡铅混合钙钛矿太阳能电池最高效率24.13%  保持团队：上海交通大学陈汉团队  更新时间：2024年8月12日

宽带隙钙（1.67 eV）钛矿太阳能电池最高效率24.48%  保持团队：华侨大学谢立强&魏展画&徐西鹏  更新时间：2024年12月4日

CsPbBr₃最高开路电压1.702V   保持团队：中国暨南大学段加龙&唐群委团队  更新时间：2021年8月8日

CsPbI₂Br最高开路电压1.45V   保持团队：德国埃尔兰根-纽伦堡大学Ning Li&Christoph J. Brabec团队   更新时间：2022年10月24日

CsPbIBr₂最高开路电压1.54V   保持团队：日本横滨大学Zhanglin Guo&Tsutomu Miyasaka团队  更新时间：2022年8月21日

无掺杂空穴传输材料正式器件最高效率24.6%   保持团队：韩国高丽大学Eui Hyuk Jung&Jun Hong Noh团队    更新时间：2021年3月2日 

全无机钙钛矿太阳能电池最高效率22.2%   保持团队：陕西师范大学田庆文&刘生忠    更新时间：2024年11月20日

刮涂钙钛矿太阳能电池最高效率23.19%   保持团队：香港理工大学刘宽&李刚团队及其合作团队黄勃龙团队  更新时间：2022年3月14日 

CVD沉积钙钛矿太阳能电池最高效率21.98%   保持团队：日本冲绳科学技术大学院大学（OIST）戚亚冰教授团队&合肥工业大学童国庆教授团队  更新时间：2023年4月14日 

真空沉积钙钛矿太阳能电池最高效率24.4%  保持团队：清华大学易陈谊团队  更新时间：2022年7月15日 

碳电极钙钛矿太阳能电池最高效率22.45%   保持团队：大连理工大学Yanying Shi&王宇迪&史彦涛  更新时间：2024年9月23日

无HTM碳电极全无机钙钛矿太阳能电池最高效率19.65％  保持团队：华南农业大学饶华商&钟新华团队  更新时间：2025年1月13日

CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池最高效率18.14%   保持团队：北京化工大学李明华&化学所胡劲松  更新时间：2024年1月17日

钙钛矿量子点太阳能电池的最高效率18.21%   保持团队：苏州大学袁建宇  更新时间：2025年1月5日

双钙钛太阳能电池的最高效率6.37%   保持团队：北京工业大学卢岳&隋曼龄团队及其合作团队北京计算科学研究中心魏苏淮团队  更新时间：2022年6月13日