进展一：工作3000小时效率无衰减杂化钙钛矿电池

 钙钛矿太阳电池凭借其优异的光电特性，近年来受到科研人员的广泛关注。在短短的十几年时间内，其光电转换效率（PCE）已从最初的3.8%迅速提升至26.7%，展现出极大地光伏应用前景。然而，在钙钛矿薄膜的制备过程中，水分的侵蚀会导致钙钛矿相的不稳定性，从而显著降低器件的长期稳定性。针对这一问题，本研究引入三甲基氯化锗（TGC）分子，其能够优先与空气中的水分结合，从而有效保护钙钛矿中的有机阳离子，增强薄膜的环境稳定性。此外，TGC分子还能够降低钙钛矿的成核能垒，促进晶粒的均匀生长，制备出大尺寸、低缺陷密度的高质量薄膜。通过这一简便的添加剂策略，实现了对钙钛矿薄膜的结晶调控、缺陷钝化及稳定性提升，最终制备出兼具高效率与超高稳定性的钙钛矿太阳电池。

 近日，刘治科教授团队提出了一种简便高效的优化策略，通过在FACsPbI₃前驱体溶液中引入三甲基氯化锗（TGC）分子，以提升钙钛矿太阳电池（PSCs）的环境稳定性。TGC分子凭借其独特的Ge-Cl键与Ge-OH基团转换特性，在薄膜结晶生长过程中表现出显著的稳定性增强作用。研究表明，TGC分子能够与薄膜表面的吸附水结合，并通过水解反应促使不稳定的Ge-Cl键断裂，进而生成Ge-OH基团，从根本上抑制水分对钙钛矿薄膜的侵蚀。同时，生成的Ge-OH基团可与FAI中的碘离子（I⁻）形成强氢键，有效稳定钙钛矿晶格，并减少FA⁺的挥发性。该作用机制不仅降低了水分对钙钛矿结构的破坏，还赋予薄膜超疏水特性，显著提升了其湿度稳定性。此外，TGC的引入进一步优化了薄膜的结晶质量，降低了离子迁移速率和缺陷密度，从而提升了器件的整体性能。最终，在正式结构和反式结构PSCs中，TGC分别实现了26.03%和26.38%的光电转换效率（PCE）。更为重要的是，在连续光照3000 h的稳定性测试中，器件未出现明显的性能衰退，充分验证了该策略的有效性。本研究为提升PSCs的长期稳定性提供了一种全新的思路和实践参考。

 该研究提出了一种基于三甲基氯化锗（TGC）分子的优化策略，通过连续反应机制有效提升无甲胺钙钛矿太阳电池的光电转换效率（PCE）至 26%以上，并实现了 3000 小时无衰减运行。这一成果不仅为钙钛矿太阳电池的高效稳定性提供了新的研究思路，也为其未来的商业化应用奠定了坚实基础。相关研究成果以“Successive Reactions of Trimethylgermanium Chloride to Achieve > 26% Efficiency MA-Free Perovskite Solar Cell With 3000-Hour Unattenuated Operation” 为题发表在材料类知名期刊《Advanced Materials》上。

 该工作得到了国家重点研究发展计划（2022YFE0138100）、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（B21005）等项目支持。论文第一作者为博士研究生李永，通讯作者为段玉伟老师、刘生忠教授和刘治科教授。

       原文链接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202414354

进展二：纪录效率倒置无机钙钛矿电池

 近年来，钙钛矿太阳电池（PSCs）凭借其效率和稳定性的快速提升得到了迅速发展。根据各功能层的空间分布，PSCs可分为倒置（p-i-n）和正式（n-i-p）两种结构。与传统结构相比，倒置PSCs不仅展现出更高的光电转换效率（PCE）（目前最高效率已达27.0%），还具备更优异的稳定性。此外，倒置PSCs还可用于构建钙钛矿/硅叠层太阳电池，其最新效率已达到34.6%。然而，进一步提升钙钛矿/硅叠层太阳电池的性能仍面临诸多技术瓶颈。第一个挑战是如何制备高质量的自组装单分子层（SAMs）以实现高效的空穴传输。目前，SAMs通常被用作高效倒置PSCs中的空穴传输层（HTLs），例如[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸（2PACz）、[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸（MeO-2PACz）和(4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基)膦酸（Me-4PACz）等。然而，SAMs在基底上的聚集特性导致HTL不均匀，这不仅引发电流泄漏问题，还造成钙钛矿薄膜分布不均，成为限制倒置PSCs性能提升的关键因素。另一个主要挑战在于倒置PSCs中由杂化钙钛矿有机组分引起的不稳定性问题。值得注意的是，与有机-无机杂化钙钛矿相比，全无机碘化铯铅（CsPbI3）钙钛矿展现出更优异的光热稳定性，这使其成为构建稳定钙钛矿/硅叠层太阳电池的理想材料。开发具有良好稳定性的全无机叠层太阳电池已成为当前研究的重要方向。

 近日，刘治科教授团队开发了一种新型三苯胺功能化铵盐TPAI（4-(氨甲基)-N,N-二苯基苯胺碘化物）作为共组装材料用于倒置全无机CsPbI3钙钛矿太阳电池中以实现SAM的有序组装。密度泛函理论（DFT）计算和和频振动（SFG）分析表明，TPAI可以通过π-π相互作用与SAM结合，有效改善SAM在表面的有序组装。此外，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）表征证实，共组装的TPAI可以通过–NH3和Pb的相互作用与上层的钙钛矿结合，这有助于钙钛矿溶液的铺展，从而提高钙钛矿薄膜的质量。因此，经过TPAI处理的器件实现了1.26 V的高开路电压（VOC）和21.60%的光电转换效率，这是目前报道的倒置CsPbI3 PSCs的最高效率。此外，TPAI处理的器件表现出良好的运行稳定性，在最大功率点（MPP）下跟踪1400小时后，仍保持了初始效率的96.71%。

 该工作合成了一种新型共组装材料TPAI，通过其与SAM的π-π相互作用以及与钙钛矿的N-Pb相互作用，改善了倒置CsPbI3钙钛矿太阳电池中埋底界面的质量。该工作为制备高效稳定的无机CsPbI3钙钛矿太阳电池提供了一条可行的途径。相关研究成果以“A Triphenylamine-Functionalized Co-Assembly Material for Record Efficiency Inverted CsPbI3 Perovskite Solar Cells”为题，发表在知名化学类期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。

 该工作得到了以下项目的支持：国家自然科学基金（62074095, 52161145408）、陕西省重点研发计划（No. 2022LL-JB-08）、111项目（Grant No. B21005）、中国科学院DNL合作基金（DNL180311）、国家大学研究基金（Nos. GK202301005）。该论文的第一作者是我室博士研究生徐东方和大连理工大学博士研究生曹怀满，通讯作者为大连理工大学于泽教授和陕西师范大学刘治科教授。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202502221

撰稿：李永 徐东方  审核：刘治科 董芬芬