Journal of Colloid and Interface Science：向植物学习：引入天然抗氧化剂以抵抗钙钛矿太阳能电池中的超氧自由基

我团队在《Journal of Colloid and Interface Science》（中科院1区，影响因子9.7）发表了题为“Learning from plants: Introducing natural antioxidants to resist superoxide radicals in 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)的光电转换效率已突破26.1%，接近单晶硅电池水平，但长期稳定性仍是其商业化应用的主要瓶颈。研究发现，超氧自由基(O???)会引发钙钛矿材料中MA?和FA?的去质子化反应，导致材料快速降解。虽然通过电子传输优化、离子掺杂等方法可抑制O???产生，但在光照/氧气环境下仍难以完全阻断。值得注意的是，在完整器件结构中，钙钛矿薄膜的底界面降解尤为严重，这主要源于SnO?电子传输层的光催化作用、晶界氧渗透以及界面缺陷富集。受植物天然抗氧化机制启发，本研究创新性地采用富勒烯维生素A衍生物(C??RTL)修饰SnO?/PVSK界面以清除O???，同时引入叶黄素(XTP)缝合晶界、钝化缺陷。这种仿生策略通过协同抑制界面降解和晶界氧侵蚀，为提升PSCs的效率和稳定性提供了新思路。

【工作简介】

我团队将维生素A和叶黄素（XTP）引入钙钛矿太阳能电池（PSCs）中，成功抑制了超氧自由基（O???）诱导的降解行为。实验结果证实，SnO?/PVSK界面和PVSK膜表面可以产生O???并诱导PVSK降解。在非暴露空气条件下，钙钛矿薄膜底界面降解占器件老化主导地位。因此，在SnO?和PVSK之间引引入富勒烯衍生物C₆₀RTL。该材料能有效清除O???、消除埋底界面降解，同时降低缺陷态密度、加速光生电子传输并显著改善界面接触性能。此外，将天然抗氧化剂XTP添加到钙钛矿前驱体中，以缝合晶界（GBs）、降低陷阱密度、抑制表面O???的产生，并阻断从晶界向内部的降解。这种仿生抗氧化策略为提升钙钛矿太阳能电池的稳定性提供了新思路。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.02.176