近日，材料类期刊《先进材料》（Advanced Materials，IF: 29.4）在线发表了武汉大学方国家/柯维俊团队和武汉纺织大学王海兵博士的最新研究成果。论文题为“Tailoring Perovskite Surface Potential and Chelation Advances Efficient Solar Cells”。论文第一署名单位是武汉大学，博士生邵文龙（2021级）为第一作者，方国家教授、柯维俊教授、王海兵博士为共同通讯作者。
使用各种有机卤化铵阳离子修饰钙钛矿表面已被证明是提高钙钛矿太阳能电池整体光伏性能的有效方法。然而，这些铵阳离子的结构对称性对钙钛矿界面终端的影响仍然不确定。在这里，我们使用基于对称性双（2-氯乙基）铵阳离子（B(CE)A+）和非对称性2-氯乙基铵阳离子（CEA+）的卤化物材料作为钙钛矿吸光层和空穴传输层之间的界面层，研究添加剂阳离子结构对称性对器件性能的影响。结果表明，与非对称性阳离子相比，空间结构对称的B(CE)A+阳离子使得钙钛矿薄膜表面形成更均匀的表面电势，同时与界面终端的未配位Pb2+形成更全面的螯合作用，从而导致了更合适的能带匹配，并增强了对缺陷的愈合。该策略利用界面修饰剂阳离子的空间结构对称性，促进了功能层之间的空穴载流子抽取，并减少了钙钛矿表面的非辐射复合。最终，经过对称性B(CE)A+阳离子处理的钙钛矿太阳能电池实现了25.60%的功率转换效率（PCE）。其未封装的器件在最大功率点状态下运行500小时后仍保持其初始PCE的约91%。这项工作证明了利用添加剂阳离子空间结构对称性在提高钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性方面的显著优势。
该工作得到了国家科技部、国家自然科学基金委、湖北省科技厅等项目的支持，也受到了武汉大学公共服务平台电镜中心、纳米中心和超算中心的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202310080
