大湾区大学物质科学学院于华教授课题组与昆明理工大学陈江照教授合作，基于新型分子界面工程，在正式铯/甲脒/甲胺（0CsFAMA）钙钛矿太阳能电池方面取得新进展。相关成果以“Strengthening Durability of Electron Selective Layer and Interface via Trifluoromethoxy-Functionalized Biguanide Cation Toward High-performance Air-Processed n-i-p Perovskite Solar Cells”为题发表在《Advanced Materials》上。

       电子传输层和埋底界面较差的稳定性阻碍了稳定的、空气加工的正式钙钛矿电池的制备。鉴于此，在氧化锡纳米粒中引入1-[4-(三氟甲氧基)苯基]双胍盐酸盐（TOPBCl），实现了电子传输层及埋底界面的同时调控。通过三氟甲氧基和双胍阳离子的协同效应，实现了电子传输层和钙钛矿层之间的化学桥接，降低了界面缺陷、促进了钙钛矿结晶及优化了能级对齐。由于显著抑制的非辐射复合，TOPBCl修饰的电池取得了25.79%的光电转换效率，这是空气制备钙钛矿电池报道的最高效率之一。得益于电子传输层和埋底界面增强的稳定性，未封装的TOPBCl修饰的电池实现了优异的运行稳定性，在最大功率点持续工作927小时后保留90.04%的初始效率。

        本工作提供了一种双胍阳离子功能化策略，同时稳定了电子传输层及埋底界面，实现了可在空气中制备的高性能正式钙钛矿太阳能电池。

       1. 开发新型多功能分子并构建分子设计数据库：基于TOPBCl的成功经验，未来可以系统探索具有不同官能团（如-CF₃、-COOH、-SO₃H等）和不同阳离子核心（如胍、脒等）的分子库，深入研究其与不同金属氧化物（如TiO₂、ZnO等）和钙钛矿组分的相互作用规律，建立“分子结构-界面特性-器件性能”的定量构效关系，为精准设计界面材料提供理论指导。

       2. 推动该策略在复杂器件架构与大面积制备中的应用：当前研究在常规n-i-p结构和小组件上取得了成功，未来需重点研究该策略在柔性器件、叠层电池等更复杂架构中的适用性，并解决其与大面积卷对卷印刷工艺的兼容性问题，评估其在平方米级模组制备中实现均匀改性的可行性。

       3. 深化界面稳定性的长效演化机制与失效分析研究：尽管研究已证实TOPBCl能显著提升器件寿命，但其在持续光照、湿热、电应力等多因子耦合下的长效保护机制（如界面化学键的耐久性、离子迁移的彻底抑制等）仍需更深入的原位/工况表征来揭示。

图1. 三氟甲氧基和双胍阳离子协同效应的理论研究

图 2. 电子传输层和钙钛矿层之间的化学桥接分析

图 3. 钙钛矿层的结晶与形貌表征

图 4. 器件的光伏性能与长期稳定性