李美成Joule：效率逼近27%！热活化质子转移工艺助力空气环境制备PSCs

实现钙钛矿太阳能电池（PSC）在常压空气环境下的规模化制备，是其摆脱惰性气氛手套箱工艺、实现低成本与高通量产业化的关键。然而，水汽侵入与退火热应力的耦合作用会诱发钙钛矿薄膜严重降解，导致大气制备器件的性能始终低于手套箱制备器件，其中热应力会显著加速水汽诱导的甲脒阳离子（FA⁺）脱质子化，制约了空气环境下制备的钙钛矿电池的性能提升与产业化应用。针对上述问题，华北电力大学李美成、李英峰、Hao Huang联合中国科学院上海高等研究院苏圳煌等人，提出了一种基于疏水性偶极分子七氟丁脒（SFA）的热活化质子转移调控策略，实现了钙钛矿结晶全过程的分阶段精准调控。

不同于传统仅具备静态钝化效果的被动添加剂，SFA可作为多功能动态调控介质发挥阶段性作用：在薄膜沉积阶段，SFA可有效阻隔环境水汽，并构筑多孔碘化铅骨架，显著加快有机盐渗透速率与钙钛矿物相的形成；在后续退火升温过程中，SFA可与热活化的FA⁺发生特异性质子转移反应。在此过程中，SFA能够有效锁住质子、抑制阳离子脱质子挥发，反应生成的质子化SFA⁺可稳定缺甲脒的局部晶格结构，钝化晶格空位缺陷，从根本上抑制薄膜表面分解与零价铅（Pb⁰）的析出，大幅优化钙钛矿薄膜的光电性能、降低缺陷密度。

基于该动态调控策略，本研究成功实现了高性能α-FAPbI₃钙钛矿电池的大气制备，器件**光电转换效率（PCE）可达26.90%，经中国计量科学研究院第三方认证效率为26.74%。该工艺具备优异的规模化应用潜力，1 cm²器件可实现25.35%的光电转换效率，8.2 cm²小型模组仍可达到21.03%的效率。器件的可靠性与环境适应性也通过了权威标准验证：依据ISOS-D-1标准，未封装器件在大气环境中存储2000 h后仍可保留95%以上的初始效率；按照ISOS-L-1标准，器件在氮气氛围、1倍标准太阳光持续光照条件下运行1100 h，效率保留率仍维持在91%以上。

综上，本文开发的热活化质子转移策略，可贯穿钙钛矿物相生成、形核、一次结晶与二次结晶的完整成膜过程，精准调控晶体生长行为、抑制缺陷产生。该工作从机理层面阐明了水热耦合降解的抑制机制，为高效、稳定、可规模化、耐环境干扰的大气制备钙钛矿光伏器件提供了可靠的产业化技术路径。

文献信息

Thermally activated proton transfer enables air-processed perovskite solar cells approaching 27%

Yingying Yang、Zhineng Lan、Hao Huang、Yan Chen、Peng Cui、Chuanmin Yao、Luyao Yan、Min Wang、Changxu Sun、Wenyuan Xiao、Qiang Zhang、Pengkun Zhu、Shuxian Du、Shujie Qu、Zhenhuang Su、Yingfeng Li、Meicheng Li

https://www.cell.com/joule/abstract/S2542-4351(26)00263-1

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