大湾区大学物质科学学院于华课题组与西南石油大学李海敏教授合作，在钙钛矿太阳能电池方面取得新进展。相关成果以“Optimized Crystallization via Ionic Liquid Engineering for Air-Fabricated Perovskite Solar Cells with Efficiency of 25.11%”为题发表在《Solar RRL》上。

       在钙钛矿（PVK）前驱体溶液中，碘化铅（PbI₂）与有机阳离子的过早反应往往会导致薄膜质量下降。为缓解这一问题，将离子液体（IL）三氟甲磺酸吡啶鎓引入前驱体溶液中。三氟甲磺酸吡啶鎓与PbI₂之间的强相互作用促进了成核团簇的形成，有效降低了成核势垒并调控了钙钛矿的结晶过程，从而形成高质量、均匀的PVK薄膜。原位表征表明，预成核策略制备的PVK薄膜平均晶粒尺寸超过1μm。三氟甲基的疏水性可调节湿度，有助于在潮湿环境中实现钙钛矿结晶。这与水分通常产生的负面影响形成对比，水分会在钙钛矿结构中引发缺陷。因此，经IL改性的钙钛矿太阳能电池（PSC）在环境条件下实现了25.11%的卓越功率转换效率（PCE）。这些PSC在连续最大功率点（MPP）跟踪820小时后，仍保持其初始PCE的80.43%。此外，在室温下暴露于相对湿度（RH）为30%~50%的空气中1000小时后，器件保持其初始效率的87%，显示出在长期PSC应用中的出色空气稳定性。

图1 钝化分子的作用机制

图2  结晶调节的研究

图3 薄膜质量的研究

图4 器件的性能研究