研 究 背 景

宽禁带钙钛矿是钙钛矿叠层太阳能电池的核心组件，具备带隙可调、吸光性优的优势，是突破单节光伏效率极限的关键材料。但宽禁带钙钛矿本征结晶动力学易产生高缺陷密度、晶界悬空键，且在光热耦合下易发生卤离子相分离，引发非辐射复合与效率衰减，成为产业化核心瓶颈。传统添加剂工程仅聚焦官能团种类设计，忽略了官能团空间位置（位置异构）对结晶过程与缺陷钝化的核心调控作用，难以同时实现高效与高稳定。

成 果 介 绍

云南大学马文会教授，昆明理工大学李绍元教授、厦门大学郑将辉教授、澳大利亚新南威尔士大学Jessica Yajie Jiang合作，以二氨基苯磺酸（DABSA）三种位置异构体为模型添加剂，开创位置异构体工程策略精准调控宽禁带钙钛矿结晶动力学。该成果以“Positional Isomer Engineering for Crystallization Kinetics Control in Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells”为题发表于Carbon Energy期刊，为宽禁带钙钛矿光伏的效率与稳定性突破提供全新分子设计思路。

研 究 亮 点

1.系统揭示官能团空间位置（位置异构）对缺陷钝化与结晶动力学的关键调控作用，邻对位取代2,4-DABSA凭借最优空间构型，实现氨基-磺酸基协同双位点钝化，与钙钛矿前驱体配位作用最强、晶格匹配最佳。

2.诱导快成核-慢结晶独特动力学，制备出大晶粒、低缺陷、高致密的1.68 eV宽禁带钙钛矿薄膜；器件光电转换效率达23.48%，开路电压1.272 V。

3.光热耦合下原位稳态PL测试证实，2,4-DABSA可显著抑制宽禁带钙钛矿光致相分离；未封装器件在85℃/35%RH条件下老化 1000 小时，效率保留率达93.00%，稳定性大幅优于对照器件。

图 文 解 析

图1 DABSA异构体理论计算表征

图1 为三种DABSA异构体的静电势、差分电荷密度及相互作用区域分析，证实2,4-DABSA的电子云分布最优，与PbI₂、FAI前驱体的配位结合力最强，具备最佳缺陷钝化潜质。

图2 宽禁带钙钛矿结晶动力学原位监测

图2 通过原位PL、XRD、UV-Vis表征，直观验证2,4-DABSA诱导“快成核-慢结晶”过程，快速均匀成核奠定高质量模板，慢速有序生长降低晶格应变与缺陷。

图3 钙钛矿薄膜微观形貌与结构

图3 为薄膜FTIR、XPS、GIWAXS及SEM表征，2,4-DABSA修饰薄膜晶粒尺寸达248.8 nm，孔隙率降至1.5%以下，结晶度与致密度显著提升。

图4 钙钛矿薄膜光电性能表征

图4 为薄膜AFM、KPFM、PL Mapping及接触角测试，2,4-DABSA修饰薄膜表面缺陷最低、发光均匀、疏水性增强，为高效载流子传输与环境稳定提供结构基础。

图5 钙钛矿太阳能电池器件性能

图5 为器件结构、能级图、J-V曲线、EQE及阻抗表征，2,4-DABSA器件复合电阻最高、串联电阻最低，非辐射复合被显著抑制。

图6 器件光热稳定性与长期老化测试

图6为光热耦合条件下（1-sun光照+65℃加热）稳态PL光谱及ISOS标准协议长期老化测试结果。光热耦合稳态PL测试证实，2,4-DABSA修饰的宽禁带钙钛矿薄膜可有效锁住卤离子，显著抑制光致相分离；未封装器件遵循ISOS标准在三种严苛环境下老化1000小时，效率保留率分别为：85℃/35%RH条件下保留93.00%、20℃/80%RH条件下保留90.12%、85℃/80%RH条件下保留80.23%，远优于对照组器件，展现出优异的环境与操作稳定性。

相关论文信息

论文原文在线发表于Carbon Energy，点击“阅读原文”查看论文。

论文标题：

Positional Isomer Engineering for Crystallization Kinetics Control in Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells

文章研究方向：

太阳能电池— —宽禁带钙钛矿太阳能电池、结晶动力学调控、缺陷钝化、光致相分离抑制

论文网址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.70260

DOI: 10.1002/cey2.70260

关于“Carbon Energy”

Carbon Energy

2-年影响因子 21.4

5-年影响因子 21.3

JCR分区 Q1

CiteScore 32.7

官网 www.carbonenergy.org

Carbon Energy（《碳能源（英文）》）由温州大学和Wiley携手创办，聚焦清洁能源、光电催化、新型碳制造、碳减排等领域，旨在成为国内外优秀科研成果展示的高端平台、国家重大科研战略的助推器和广大科研工作者喜爱阅读的科研工具，立志成为未来“碳时代”高影响力的学术旗舰期刊。期刊创刊主编为丽水学院校长、温州大学原副校长王舜教授。

Carbon Energy 2018年创刊，2019年入选中国科技期刊卓越行动计划“高起点新刊”，2020年获批国内统一连续出版物号，连续五年入选科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告，连续四年入选“中国最具国际影响力学术期刊”和中国科学院材料科学1区Top期刊，连续三年入选“北京国际图书博览会中国精品期刊展”，相继被DOAJ、CAS、ESCI、Scopus、SCIE、INSPEC、CSCD、OAJ、中国科技核心期刊目录等收录，2024年入选中国高校科技期刊建设示范案例库杰出科技期刊入库案例和中国科技期刊卓越行动计划二期英文梯队期刊项目。2025年影响因子为21.4，在能源与燃料、纳米科技、物理化学三大领域位列全球期刊前九，材料科学（多学科）领域472本期刊中，位列19。在此基础上，孵化《碳中和（英文）》和《碳创新（英文）》子刊。

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