CSPBI3钙钛矿因其理想的带隙和良好的热稳定性而在光伏应用中引起了极大的关注。 然而，由于CSPBI3钙钛矿太阳能电池（PSCs）内部存在严重的界面能量损失，PSCs中存在光电压不足的明显问题，极大地影响了PSCs的光伏性能。
2024年3月4日，北京航空航天大学张晓亮教授团队在angew该期刊以“Dipolar Chemical Bridge Induced CSPBI3 Perovskite Solar Cells with 21”为题发表。86%的效率“，团队成员junming qiu第一作者，张晓亮教授为通讯作者。
本研究在钙钛矿层和TiO2层之间构建了偶极子化学桥（DCB），以减少界面能量损失，从而提高PSCs的电荷提取。 结果表明，DCB可以在钙钛矿层和TiO2层之间形成有利的界面偶极子，从而优化钙钛矿TiO2层的界面能量，改善PSCS内部的能级排列。 同时，所构建的DCB还可以同时钝化钙钛矿和TiO2层的表面缺陷，从而大大减少了界面复合。 因此，缓解了PSCS光电压不足的问题，21创纪录的 86% 效率。 同时，由于在PSCS中形成DCB后获得高质量的钙钛矿薄膜，释放了界面拉伸应变，PSCS的运行稳定性也得到了显著提高。
研究人员使用4-氨基丁酸（Ca）和3-氨基-1-丙磺酸（SA）分子在钙钛矿和TiO2层之间构建了可行的双极化学桥（DCB），从而大大降低了PSCs的界面能量损失。 通过理论计算和实验研究，阐明了钙钛矿TiO2的界面功能化及其对PSCS器件运行的影响。 结果表明，SA能强力锚定TiO2表面并与钙钛矿配位，使TiO2表面和钙钛矿膜底面的缺陷同时钝化，抑制电荷复合; 此外，在钙钛矿TiO2界面上形成了一个有益的界面偶极子，这有利于界面处的电子提取。 因此，由于界面能量损失的显着降低，基于DCB的PSCS的PCE高达2186%，VOC 为 1在 26 V 电压下，它是目前最高效的 CSPBI3 PSCS。
综上所述，在PSCS中构建了一种新颖可行的DCB，以降低界面能量损失，使PSCS具有较高的光伏性能和稳定性。 功能SA分子可以牢固地锚定在TiO2表面，并与钙钛矿的[PBI6]4-八面体骨架化学键合，从而改善钙钛矿TiO2界面处的界面拉伸应变，促进界面处电荷载流子的传输。 同时，SA还可以通过减轻界面晶格畸变来提高钙钛矿的结晶度，从而显著减少非辐射复合。 结果，基于SA的PSCS的效率达到了创纪录的2186%，设备的稳定性也大大提高。 SA基PSCs性能提高的原因可能是钙钛矿TiO2界面处的界面能量损失大大降低。 本工作为偶极子化学桥接法对PSCS的界面功能化提供了重要原理，也为构建高性能PSCS或其他钙钛矿光电器件提供了新的途径。