有机半导体纳米颗粒辅助溶液铸造调控钙钛矿太阳能电池的结晶过程与能量学

本文报道了一种低温纳米沉淀法制备有机半导体纳米颗粒（NPs），并将其引入钙钛矿前驱体溶液，实现了对FA0.85Cs0.15PbI3薄膜结晶过程的精准调控。通过ITCC-Br NPs的多功能基团（氰基/羰基/噻吩）协同作用，器件效率提升至23.81%（对照组21.38%），并在空气中保持83%初始效率达1200小时。该策略突破了传统界面工程的局限性，为钙钛矿太阳能电池（PSCs）的体相缺陷钝化和载流子传输优化提供了新思路。

　　

亮点

本研究创新性地通过低温纳米沉淀法将n型有机半导体（ITCC-Cl/ITCC-Br）组装为纳米颗粒，成功解决了这类材料在极性溶剂（如DMF）中的分散难题。这些含有氰基、羰基和噻吩多重功能基团的纳米颗粒，不仅能与钙钛矿中的未配位Pb²⁺产生强相互作用，还可通过调控结晶动力学获得大尺寸晶粒，实现从界面到体相的全方位缺陷钝化。

结果与讨论

实验显示，ITCC-Br NPs的引入使钙钛矿薄膜的荧光量子产率提升近3倍，证实其显著抑制非辐射复合的能力。通过同步辐射GIWAXS分析发现，NPs诱导的(110)晶面择优取向促进了载流子定向传输。此外，NPs中的溴原子与钙钛矿晶格的卤素空位发生离子交换，进一步降低了深能级缺陷密度。

结论

该工作为有机半导体在PSCs中的体相整合提供了普适性策略：① NPs的多官能团协同钝化缺陷；② 结晶动力学调控获得毫米级单晶畴；③ 能级梯度设计加速电子抽取。最终器件在AM1.5G光照下实现23.81%的认证效率，且未封装条件下表现出卓越的环境稳定性。