抑制鈣鈦礦薄膜的深層缺陷和表面缺陷對于降低非輻射復(fù)合損失、提高鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的效率和穩(wěn)定性是必不可少的。
2025年1月11日，電子科技大學(xué)賈春陽教授、羅軍生副研究員和萬中全副教授聯(lián)合蘭州大學(xué)邵向鋒教授團(tuán)隊在國際頂級期刊Nature Communications發(fā)表題為《Tailoring pyridine bridged chalcogen-concave molecules for defects passivation enables efficient and stable perovskite solar cells》的研究論文，Muhammad Azam、Yao Ma和Boxue Zhang為論文共同第一作者，賈春陽教授、羅軍生副研究員、萬中全副教授和邵向鋒教授為論文共同通訊作者。
賈春陽，電子科技大學(xué)教授。2003年在中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲博士學(xué)位，隨后在瑞士伯爾尼大學(xué)從事博士后研究，師從Silvio Decurtins教授。2006年開始在電子科技大學(xué)工作，并于2004年在法國雷恩大學(xué)和2009年在德國亥姆霍茲聯(lián)合會柏林物質(zhì)與能源中心（HZB）作訪問學(xué)者。
賈春陽教授主要研究領(lǐng)域包括分子電子材料及分子電子器件（分子開關(guān)、分子整流器、分子導(dǎo)線等）的設(shè)計、制備與物性研究；染料敏化太陽能電池（DSSC）關(guān)鍵材料及器件研究；導(dǎo)電聚合物自組裝納米結(jié)構(gòu)及其薄膜的制備與物性研究；具有光催化性質(zhì)氧化物半導(dǎo)體在環(huán)境保護(hù)及能源方面的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究；基于Gaussian及Materials Studio量化計算。
羅軍生，副研究員，電子科技大學(xué)碩士生導(dǎo)師。2015年在四川師范大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位；2019年在電子科技大學(xué)獲博士學(xué)位，2020-2022年在德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)從事博士后研究，師從Christoph J. Brabec教授。
羅軍生副研究員主要從事新型微納光電子材料與能量轉(zhuǎn)換器件、智能波/譜可調(diào)材料與薄膜器件相關(guān)研究。
萬中全，電子科技大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師。2013年在電子科技大學(xué)獲博士學(xué)位，隨后留校任教。
萬中全副教授主要從事新型半導(dǎo)體微納材料與能量轉(zhuǎn)換薄膜器件、智能熱控材料與器件以及高端電子封裝材料等相關(guān)研究。
邵向鋒，蘭州大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。1998年在蘭州大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，2001年在蘭州大學(xué)獲碩士學(xué)位，師從劉中立教授，2004年在中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲博士學(xué)位，師從朱道本院士、張德清研究員和徐偉研究員，2004-2005年在日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)從事博士后研究，2005-2008年在日本京都大學(xué)繼續(xù)從事博士后研究。
邵向鋒教授的主要研究興趣為有機(jī)功能分子設(shè)計合成、分子組裝以及組裝材料的“光-電-磁”性能研究。
在這里，作者開發(fā)了兩種以四吡啶作為橋聯(lián)分子，同時基于硫族-噻吩（n-Bu4S）和硒噻吩（n-Bu4Se）的路易斯堿，用于鈍化鈣鈦礦薄膜中的缺陷。
未配位的Pb2+和碘空位缺陷可以通過形成路易斯酸-堿加合物與硫族-凹形基團(tuán)和吡啶基團(tuán)相互作用，特別是這兩個缺陷都可以被凹形分子包圍，從而有效地抑制電荷重組。
該方法使n-i-p PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達(dá)25.37%（經(jīng)認(rèn)證為25.18%），在65℃和1個太陽光照條件下，在氮?dú)庀路€(wěn)定運(yùn)行1300小時（ISOS-L-2協(xié)議），并保持94%的初始效率。
該項工作為通過配位策略利用碗狀路易斯堿鈍化缺陷提供了新的見解，有利于高性能光伏器件的開發(fā)。
圖1：n-Bu4S和n-Bu4Se的圖示、分子結(jié)構(gòu)和DFT計算
圖2：硫元素分子修飾鈣鈦礦薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)和缺陷分析
圖4：不同條件下的器件穩(wěn)定性及鈣鈦礦薄膜的相應(yīng)結(jié)構(gòu)分析
綜上，作者展示了兩個路易斯堿分子，分別由基于硫族-噻吩（n-Bu4S）和硒噻吩（n-Bu4Se）組成，通過四吡啶橋聯(lián)，用于靶向未配位的Pb2+和碘空位缺陷。凹形分子構(gòu)型通過FETT策略引發(fā)了強(qiáng)烈的主-客體相互作用。
用n-Bu4S進(jìn)行表面處理的效率為25.37%，經(jīng)認(rèn)證為25.18%。
此外，與同類器件相比，基于n-Bu4S的器件在濕熱和光應(yīng)力下表現(xiàn)出更好的操作穩(wěn)定性。
因此，這種分子鈍化策略設(shè)計的重點(diǎn)在于凹形幾何形狀，優(yōu)化了用于鈣鈦礦膜內(nèi)缺陷位點(diǎn)的全面封裝和中和。
Azam, M., Ma, Y., Zhang, B. et al. Tailoring pyridine bridged chalcogen-concave molecules for defects passivation enables efficient and stable perovskite solar cells.?Nat Commun?16, 602 (2025).
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