中科院福建物质结构研I所高鹏研究员课题组在材料领域顶U期?/span>?/span>Advanced Materials?/span>上发表了题ؓ(f)?/span>Marked Passivation Effect of Naphthalene-1,8-Dicarboximides in High-Performance Perovskite Solar Cells?/span>的文章（DOI: 10.1002/adma.202008405Q。改文章的第一作者ؓ(f)中科院福建物质结构研I所与福州大学的联合培养士生张志皓Q高鹏研I员为本文的通讯作者。其中理部分得C北京师范大学龙闰教授团队的支持?/span>
~陷钝化是提升钙钛矿太阳能电(sh)池光?sh){换效率与E_性最有效的方法。\易斯是钙钛矿太阌甉|最常用的钝化添加剂之一Q被定义hC=O?/span>S=O?/span>P=O?/span>-CN{吸?sh)子官能团的有机分子，是能够给予外界?sh)子的?sh)子对供体。在传统的\易斯׃d质子官能团（-OH?/span>-NH{）的分子虽然显C出了比U\易斯更高效的钝化效果，但其详细的作用机理仍然未被深入研I与证明。另一斚wQ理已证明表面zL氧Q超氧离?/span>O2-Q会(x)寚w钛矿薄膜与器件的E_性造成损害Q但是目前几乎没有针寚w防超氧降解钙钛矿q程的钝化分子的相关实验研究?br />
本工作将路易斯碱官能团与质子官能团于聚芳香共轭分子上q行了组合，得到了纯路易斯碱体系分子9CN-PMI与\易斯?/span>/质子体系分子4OH-NMIQƈ其引入到钙钛矿前驱体溶液中Q制备得C钝化之后的钙钛矿薄膜与器件。通过对两U不同类型分子的表征Ҏ(gu)Q证明了h路易斯碱/聚芳香共?/span>/质子l构的分?/span>4OH-NMI能够起到更加优异的化学钝化（Chemical passivationQ作用，其所拥有?/span>C=O/-OH官能团体pM仅能够有效钝化正负电(sh)L(fng)陷与铅团，钝化剂的-OH可以通过氢键?/span>I-怺作用Q从而促q?/span>C=O基团与反?/span>Pb2 ~陷的相互结合，使得钝化效果最大化。与此同Ӟ本文通过理论计算与稳定性测试，证明?/span>4OH-NMIh更加显著的能带钝化（Energetic passivationQ作用，即钝化分子生良性的中间能隙态，该能隙态位?/span>O2产生的电(sh)子陷阱态之上，能够抢在O2之前捕获钙钛矿上的光Ȁ发电(sh)子，避免氧d的Ş成，q而提高钙钛矿器g的稳定性。此外，本文意外地发?/span>4OH-NMI?/span>9CN-PMI的加入可以提高钙钛矿前驱体溶液的_度Q从而显着增加钙钛矿膜的厚度以实现更高的光攉效率。最l?/span>4OH-NMI钝化后的钙钛矿电(sh)池效率高?/span>23.7%且表现出优异的稳定性?/span>
?. aQ?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI寚w钛矿中各cȝL(fng)化学钝化效果?span style="font-family:Calibri;">bQ前׃溶液中加?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI后，增加了薄膜的_度Q膜厚增加Q薄膜质量提高（_度相关表征?span style="font-family:Calibri;">SIQ?/span>
?. aQ?4OH-NMI?span style="font-family:Calibri;">9CN-PMI的表面静?sh)势分布图?span style="font-family:Calibri;">bQ?4OH-NMI/DMF?span style="font-family:Calibri;">9CN-PMI/DMF?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI/PbI2/DMF?span style="font-family:Calibri;">9CN-PMI-PbI2/DMF溶液的?span style="font-family:Calibri;">-可见吸收光谱?span style="font-family:Calibri;">c- dQ区域放大的FTIR光谱Q?span style="font-family:Calibri;">cQ?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI_末?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI/PbI2_末QdQ?span style="font-family:Calibri;">9CN-PMI_末?span style="font-family:Calibri;">9CN-PMI/PbI2_末。参比薄膜?CN-PMI钝化薄膜?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI钝化薄膜?/span>O 1sQ?span style="font-family:Calibri;">eQ?/span>Pb 4fQ?span style="font-family:Calibri;">fQ和I 3dQ?span style="font-family:Calibri;">gQ峰?span style="font-family:Calibri;">XPS谱?/span>
?. Qa-cQ?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI钝化器g和参比器件的热导U_qx试（TASQ：(x)aQ?莫特-肖特基图Q?span style="font-family:Calibri;">bQ电(sh)?span style="font-family:Calibri;">-频率关系图，cQ计得到的陷阱态密度（NTQ。dQ?ss-PL光谱Q钙钛矿/FTO/ȝQ，eQ?span style="font-family:Calibri;">tr-PL光谱Q钙钛矿/SiO2ȝQ，fQ?span style="font-family:Calibri;">XRD图谱。（g-iQ各U类薄膜的扫描电(sh)子显微镜Q?span style="font-family:Calibri;">SEMQ图片，比例?span style="font-family:Calibri;">2 mM?/span>
?/span>4. aQ?参比器g?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI钝化器g的J-V曲线Q?span style="font-family:Calibri;">bQ上qCU器件的最大功率点的稳定最大功率输出（参比器g?span style="font-family:Calibri;">0.92 VQ?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI钝化器g?span style="font-family:Calibri;">1.01 VQ，cQ?span style="font-family:Calibri;">PCE分布l计图， dQ?span style="font-family:Calibri;">EQE光谱?span style="font-family:Calibri;">eQ有效面Uؓ(f)1 cm2的参比器件和4OH NMI钝化器g的反?span style="font-family:Calibri;">J-V曲线?span style="font-family:Calibri;">fQ有效面Uؓ(f)1 cm2的电(sh)池照片?/span>
?. a-bQ?span style="font-family:Calibri;">4OH NMI钝化器g?span style="font-family:Calibri;">9CN PMI钝化器g、与参比器g的稳定性试验：(x)aQ在N2气氛中的长期E_性；bQ?在氧气与相对湿度?span style="font-family:Calibri;">20-30% RH的环境中的稳定性，试温度?5℃；钙钛矿在QaQ?span style="font-family:Calibri;">4OH-NMI和（bQ?CN-PMI钝化且吸?span style="font-family:Calibri;">O2情况下的自旋投媄(jing)态密度。分子生的中间能隙态高于氧气生的陷阱态，有利于捕获钙钛矿光激发电(sh)子ƈ抑制氧d的Ş成?/span>
本章的工作ؓ(f)多功能钝化分子的设计提供了新的思\Q（1Q分子中路易斯碱官能团（C=O?/span>S=O?/span>P=O?/span>-CNQ和质子官能团（-OH?/span>-NH?SHQ的l合是实现钙钛矿薄膜pU与能U缺陷高效钝化的关键Q（2Q推拉型?sh)子l构不仅提供了强偶极矩，而且增加了非l热?sh)?/span>-声子耦合Q（3Q具有\易斯?/span>/聚芳香共?/span>/质子体系的分子能够调节钙钛矿层厚度，因此极有潜力以应用于两端叠层钙钛矿太阌甉|Q以实现更好的电(sh)匹配；Q?Q适当设计?/span>p体系分子能够产生中间能隙态于O2产生的电(sh)子陷阱态之上，抢夺光激发电(sh)子ƈ抑制氧d生成?/span>
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