多功能添加剂S-苄基异硫脲盐酸盐提升锡基钙钛矿太阳能电池性能的研究

本文推荐一种新型多功能添加剂S-苄基异硫脲盐酸盐（SBT），通过协同抑制Sn2+氧化和调控钙钛矿结晶动力学，显著提升锡基钙钛矿太阳能电池（TPSCs）的光电转换效率（PCE达9.56%）及稳定性（1500小时保持93%初始效率）。该研究为开发兼具抗氧化与结晶调控功能的多效添加剂提供了新思路。

　　

亮点

本研究通过引入含多重官能团的S-苄基异硫脲盐酸盐（SBT）添加剂，开创性地解决了锡基钙钛矿（TPSCs）中Sn²⁺易氧化和结晶过快两大核心难题。SBT通过-S-/-NH₂等基团与Sn-I组分强力配位，犹如"分子锁"般阻断氧化路径，同时延缓结晶获得致密薄膜，使器件效率突破至9.56%，未封装器件在氮气中展现出超强稳定性。

结果与讨论

紫外可见光谱显示（图1a），含SBT的薄膜在400-500nm波段光捕获能力显著增强。Tauc曲线（图1b）证实SBT未改变钙钛矿带隙，排除了阳离子取代可能。X射线衍射（XRD）图谱中（图1c），SBT修饰的薄膜呈现更尖锐的衍射峰，表明结晶质量提升。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实SBT中-S-与Sn^{2+形成配位键，-NH₂则与I-产生氢键作用，这种"双锚定"机制有效稳定了晶格。}

电化学阻抗谱显示（图2a），SBT处理样品的电荷传输电阻降低35%，时间分辨荧光（TRPL）测得载流子寿命延长至原膜的2.3倍。空间电荷限制电流法（SCLC）测得缺陷密度下降至8.7×10¹⁵ cm^-3，证实SBT的"缺陷修复"功能。

结论

SBT通过多重分子相互作用实现"一石三鸟"：①配位锁Sn²⁺抗氧化的"防锈剂"作用；②氢键调控结晶的"缓凝剂"效果；③诱导2D/3D杂相形成的"结构工程师"功能。该研究为开发"全能型"钙钛矿添加剂提供了范式，推动无铅光伏技术向产业化迈进。