钙钛矿薄膜的长期稳定性仍然是阻碍钙钛矿太阳能电池商业化的关键挑战。晶面工程已成为提高薄膜稳定性的最有效的策略之一。
近日，河南大学李福民团队在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表了题为“High-efficiency and stable perovskite solar cells via bidentate chelation for facet-engineered growth of FAPbI3 (111) crystals”的研究论文。该研究报道了一系列基于双齿螯合配体，用于精确调控钙钛矿薄膜的生长过程。密度泛函理论计算表明，这些配体与碘化铅中的铅离子发生相互作用，能够引导钙钛矿晶体沿[111]晶向生长，而该取向已被证实具有优异的环境稳定性。此外，这些相互作用还有助于实现高效的电荷转移。X射线衍射结果证实，螯合配体有效促进了钙钛矿沿[111]方向的优先结晶，长达3888小时的长期结构稳定性监测表明，[111]取向的薄膜在环境条件下表现出优异的稳定性。作为概念验证，研究将氮基双齿配体3,4,7,8-四甲基-1,10-菲咯啉引入甲脒碘化铅基钙钛矿太阳能电池，在实现高效率的同时，表现出极为突出的运行稳定性。详细的光电分析结果进一步支持了该方法的可靠性。
河南大学为该论文的第一完成单位。未来技术学院李福民教授为通讯作者；未来技术学院申志涛校聘副教授与中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所陈冲研究员为共同通讯作者；2022级硕士研究生张松为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和河南省自然科学基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164079
