四川大学材料学院赵德威教授团队最近报道了一种定制化多功能添加剂策略，可精准调控1.67 eV宽带隙钙钛矿薄膜结晶动力学过程，实现高效稳定单结宽带隙钙钛矿及钙钛矿/晶硅叠层太阳电池。相关成果“Customized Multifunctional Additive Regulates 1.67 eV-Wide-Bandgap Perovskite Crystallization for Four-Terminal Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells”发表于《Advanced Materials》（中科院一区，川大A-，影响因子27.4）。四川大学为该论文第一完成单位，我校材料科学与工程学院赵德威教授和陈聪副研究员为共同通讯作者，我校材料科学与工程学院2023级博士研究生吴生晗为第一作者。

钙钛矿太阳电池具有带隙可调、高光吸收系数、高载流子迁移率等优点，近年来受到广泛的关注。宽带隙钙钛矿太阳电池作为钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的顶电池，在吸收高能量光子和提高叠层电池效率方面发挥着不可或缺的作用。由于卤化物不均匀分布和速率过快的结晶过程，宽带隙钙钛矿太阳电池常常遭受严重的光致相偏析和非辐射复合损失。因此，抑制光致相偏析和降低非辐射复合对实现高效稳定宽带隙钙钛矿电池及钙钛矿/晶硅叠层太阳电池具有重要意义。

图1. BTFIB的作用机制及单结宽带隙钙钛矿和钙钛矿/晶硅叠层电池的光电性能

针对宽带隙钙钛矿薄膜结晶可控性差的问题，赵德威团队以常用的π共轭添加剂二乙酸碘苯（DAIB）为基础，在乙酰氧基单元上引入了不同的卤化物基团（即氟基、氯基），分别设计了[双(三氟乙酰氧基)碘]苯（BTFIB）、[双(三氯乙酰氧基)碘]苯（BTClIB）等目标分子，以调控钙钛矿薄膜结晶过程，从而减少缺陷。添加剂分子由三个部分组成：首先，三氟乙酰氧基是一个强吸电子基团，可以与钙钛矿中未配位的阳离子缺陷配位。其次，三价态的碘赋予分子氧化特性，能够有效钝化碘离子缺陷。最后，苯环作为结构单元，能稳定整体结构并维持碘的高价态。结果表明，BTFIB添加剂可以钝化未配位的铅离子和碘空位，抑制由碘离子迁移引起的相偏析，并减少电荷传输过程的非辐射复合损失。此外，BTFIB的引入可以有效地调节宽带隙钙钛矿结晶过程，并赋予薄膜优异的疏水特性。最终，基于BTFIB的1.67 eV宽带隙钙钛矿电池的最高效率达到23.05%（认证效率为22.21%），并制备了效率为31.20%四端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池。

该研究工作得到国家自然科学基金委、四川省自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、四川大学工科特色团队项目资助。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202503269