Chemical Engineering Journal：功能化富勒烯可修复超氧自由基攻击位点，实现高性能钙钛矿太阳能电池

我团队在《Chemical Engineering Journal》（中科院1区，影响因子13.3）发表了题为“Specially functionalized fullerene repairs attack sites of superoxide radicals, achieving high-performance perovskite solar cells”的研究论文，我团队博士研究生廖令为第一作者，金波教授和彭汝芳教授为通讯作者，西南科技大学为第一通讯单位。

【研究背景】

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转换效率已从3.8%（2009年）提升至26.7%，但其商业化应用仍受限于长期稳定性问题。研究发现，钙钛矿（PVSK）在光照/氧气环境下易分解产生超氧自由基（O???），引发有机阳离子去质子化并加速材料降解。虽然通过促进电荷转移、缺陷钝化等策略可抑制O???生成，但其在PVSK表面和埋底界面的产生难以完全避免。特别是在商业化制备过程中，热退火诱导形成的晶界和界面空隙为O???生成提供了通道，而SnO?电子传输层在紫外光激发下会进一步加剧这一问题。为了有效抑制自由基诱导的降解，改善界面接触和晶界质量，实现器件稳定性和光电性能的同步提升，仍需要深入研究。

【工作简介】

我团队采用C60TPN与C60PDD协同修饰策略，在钙钛矿薄膜上下界面构筑了针对O???的全方位防护体系。实验证实：基于SnO?的PSCs中，钙钛矿薄膜上下表面均会产生O???并引发材料降解。其中，SnO?/PVSK界面处的O???会导致隐性钙钛矿降解，成为器件老化的主导因素。引入C60TPN修饰该界面后，不仅能清除O???、消除降解反应，还可钝化界面缺陷、加速光生电子传输，从而显著提升器件稳定性和光电转换效率。而老化后期PVSK薄膜表面产生的O???会通过晶界向内部蔓延，造成器件性能衰减。通过C60PDD填充晶界，可阻断O???通道、消除其引发的降解，同时促进薄膜结晶、钝化缺陷，有效抑制老化后期的效率损失。本工作揭示了O???在钙钛矿薄膜上下表面诱导降解的危害机制，所提出的C60TPN+C60PDD协同策略为制备高效稳定钙钛矿太阳能电池提供了新思路。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164226