秦平力&宋海胜**small:原位铜离子氧化还原工程提升空穴输运性能实现*效钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池（PSCs）仍面临界面非辐射复合与能级失配两大关键瓶颈。武汉工程大学秦平力、华中科技大学武汉光电国家研究中心宋海胜、湖北科技学院秦中立等人提出一种原位氧化还原调控策略，采用蛛网型四角大环铜有机配合物 —— 中位四 (4 - 磺酸基苯基) 卟啉铜 (II) [Cu (TSPPa)₂]，在钙钛矿 / 空穴传输层界面同步实现缺陷钝化与空穴传输增强。得益于晶格适配的大环结构，Cu (TSPPa)₂能够渗入晶界，通过磺酸根与 N–H 基团锚定配位不饱和 Pb²⁺，并与有机阳离子形成氢键；部分解离的 Cu²⁺可构建可逆 Cu²⁺/Cu⁺氧化还原循环，抑制 Pb⁰/I⁰深能级缺陷，原位生成 p 型碘化亚铜（CuI），优化界面势垒、促进空穴抽取。基于该多功能改性策略，器件**光电转换效率可达 26.32%，迟滞效应微弱，工作稳定性、热稳定性及环境稳定性均显著提升。

该研究证实，铜基卟啉配合物 Cu (TSPPa)₂可作为 n–i–p 型钙钛矿太阳能电池的多功能界面改性剂，其独特分子结构具备三重协同作用：①通过磺酸根与 N–H 基团锚定配位不饱和 Pb²⁺与残余 PbI₂；②与有机阳离子形成氢键，稳定钙钛矿骨架；③触发可逆 Cu²⁺/Cu⁺氧化还原循环，在钝化 Pb⁰/I⁰深缺陷的同时原位生成 p 型 CuI，优化能级匹配、强化空穴抽取。该一体化改性手段有效抑制界面非辐射复合，改善载流子动力学特性，提升器件耐潮湿、耐光照与耐热冲击的能力。改性钙钛矿电池在获得 26.32% **效率的同时，工作稳定性得到明显增强。该工作挖掘了金属离子氧化还原化学在界面工程中的应用潜力，也为设计多功能金属有机改性剂、构筑*效稳定钙钛矿光伏器件提供了普适思路。

文献信息

In Situ Copper Ions Redox Engineering Elevates Hole Transport for Efficient Perovskite Solar Cells

Bingxin Ding, Jiangling Li, Jiyuan Gao, Wenwen Zheng, Liang Ma, Zhongli Qin, Qingbo Liu, Haibing Wang, Weijun Ke, Guojia Fang, Liangbin Xiong, Haisheng Song, Pingli Qin

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.76265

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