通过竞争性质子转移控制抑制脱质子化，以实现高效钙钛矿太阳能电池

摘要

尽管氯化甲基铵（MACl）添加剂策略在稳定基于甲酰胺的钙钛矿材料的α相方面表现出有效性，但MA⁺阳离子不可逆的去质子化问题仍然严重阻碍了基于甲酰胺（FA）的钙钛矿光敏层的制备，从而限制了钙钛矿太阳能电池性能的提升。为了解决这一难题，人们提出了多种方法，并验证了它们的潜力，尤其是那些利用含有羧酸官能团（-COOH）的添加剂的方法。然而，这些方法存在固有的缺陷，因为氢碘酸（HI）会与过量的-COO^-物种发生有害的竞争性质子转移，从而破坏了整个策略的稳定性。本文介绍了一种创新的甲基三氟乙酸（MTFA）辅助技术，通过其逐步水解反应以及三氟乙酸（TFA）副产物中-COOH的温和释放来控制这种竞争性质子转移。这样一来，钙钛矿前驱体溶液的去质子化过程得到了抑制，其保质期显著延长至22天以上。同时，-COOCH₃或副产物-COOH基团对未配位的Pb²⁺的强亲和力也被证明能够精细调节钙钛矿的结晶过程；而分布在钙钛矿埋藏界面中的残余CF₃COO^-物种通过卤素空位的钝化作用进一步改善了薄膜的载流子性能。最终，获得了具有优良晶体结构、表面形态和载流子特性的高质量钙钛矿薄膜。使用经过22天老化的钙钛矿前驱体溶液（PPS）制备的器件，其光电转换效率达到了26.35%，并且在1464小时的湿度环境下仍保持了94.75%的初始效率。