进展一：21.15%-Efficiency and Stable γ-CsPbI₃ Perovskite Solar Cells Enabled by an Acyloin Ligand（Advanced Materials.2023, 10.1002/adma.202210223）

铯铅碘三（CsPbI₃）由于其合适的带隙和高的热稳定性，是构筑单结和多结钙钛矿太阳电池（PSC）的理想材料。然而，CsPbI₃薄膜中高的缺陷态密度不仅充当了电荷复合中心，而且促进了离子迁移，导致了较低的效率（PCE）和较差的稳定性。理论研究表明，抑制CsPbI₃薄膜中的缺陷有助于提高器件的性能。

团队开发了1,2-二（噻吩-2-基）乙烷-1,2-二酮（DED）作为CsPbI₃相稳定剂和缺陷钝化剂，获得了高效和稳定的γ-CsPbI₃ PSCs。研究表明DED中的羰基和噻吩基可以通过形成螯合物与CsPbI₃协同作用，有效地钝化与Pb有关的缺陷，并进一步抑制离子迁移。因此，经DED优化后的CsPbI₃ PSCs产生了21.15%的冠军PCE。此外，未封装的DED-CsPbI₃ PSCs在环境大气条件下储存1000小时，可以保持其初始PCE的94.9%，在恒定光照下储存250小时，可以保持其初始PCE的92.8%。该工作发表于国际顶级期刊Advanced Materials上。

进展二：Highly-Stable CsPbI₃ Perovskite Solar Cells with an Efficiency of 21.11% via Fluorinated 4-Amino-Benzoate Cesium Bifacial Passivation（Advanced Functional Materials.2023, 10.1002/adfm.202304237）

CsPbI₃钙钛矿与电子传输层之间较差的界面质量限制了CsPbI₃钙钛矿太阳电池的稳定性和效率。近日，团队设计并合成了4-氨基-2,3,5,6-四氟苯甲酸铯（ATFC）作为双面缺陷钝化材料，以优化钙钛矿/TiO₂界面。研究结果表明，ATFC不仅可以通过钝化欠配位Ti⁴⁺、氧空位（V_O）和游离-OH缺陷来提高和优化TiO₂层的电导率、电子迁移率和能带结构，而且可通过-C=O基团和F原子协同钝化欠配位的Pb²⁺缺陷，并通过F···I相互作用限制I⁻迁移，制备出高质量的CsPbI₃薄膜。得益于上述相互作用，ATFC改进的CsPbI₃器件获得了21.11%的功率转换效率和1.24 V的出色开路电压（V_OC），同时，优化后的CsPbI₃钙钛矿太阳能电池空气中老化800小时后保持了其初始值的92.74%，最大功率点跟踪350小时后效率几乎无衰减。该工作近日发表于国际知名期刊Advanced Functional Materials上。

进展三：Illumination Enhanced Crystallization and Defect Passivation for High Performance CsPbI₃ Perovskite Solar Cells by Sacrificing Dye（Advanced Functional Materials. 2023, 10.1002/adfm.202303873）

团队开发了一种光诱导调控钙钛矿结晶质量和钝化效果的新方法。采用染料---异硫氰酸罗丹明B（RBITC）作为光牺牲剂，使其在CsPbI₃纳米粒子的光热催化下完全分解并原位释放出乙基铵阳离子、异硫氰酸根阴离子和苯甲酸分子，这些分子和离子可以调控钙钛矿薄膜的生长过程及钝化钙钛矿中的缺陷。乙基铵阳离子可以有效地钝化钙钛矿晶粒的表面缺陷。异硫氰酸根阴离子与未配位的Pb结合以调节结晶过程。苯甲酸分子促进了钙钛矿晶体的成核。研究结果证明提高光照可以有效加速这些有益离子/分子的释放，从而进一步提高钙钛矿薄膜的结晶质量和缺陷钝化效果。在使用RBITC进行优化后，器件获得1.24 V的高开路电压（V_OC）和20.95%的冠军PCE。在25%湿度条件下储存1000小时后，未封装PSC器件的PCE保持初始效率的90.39%；在60 ℃的N₂气氛中储存500小时后，PCE保持原始效率的86.02%；在连续光照条件下最大功率点跟踪100小时，PCE仍然能保持初始效率的93.6%。该工作近日发表于国际知名期刊Advanced Functional Materials上。

三项工作得到国家自然科学基金（62074095，62204148）、陕西省重点研发计划（No.2022LL-JB-08）、111项目（Grant No. B21005）、CAS DNL合作基金（DNL180311）和中国博士后科学基金（2022M711997）的支持。论文第一作者为我院硕士研究生，通讯作者为崔健博士、段玉伟博士后、刘生忠教授和刘治科教授。

撰稿：段玉伟 刘治科 审核：刘治科