有机-无机杂化钙钛矿材料由于其优异的光电性能引起了科研工作者广泛的关注，但传统钙钛矿中Pb的毒性限制了其工业化进程，将Pb取代成环境友好的Sn元素能够有效解决这一问题。近日，本课题组在制备Sn基钙钛矿研究中取得了新的进展，通过引入具有还原性作用的盐酸苯肼（PHCl）作为自修复缺陷态钝化剂，成功制备了光电转化效率可达11.4%的Sn基钙钛矿太阳能电池。

在这项工作中，作者发现在FASnI₃前驱液中加入PHCl后，薄膜的晶粒变得大且光滑，但是当过量引入PHCl会有孔洞产生。通过瞬态光谱测试，发现PHCl引入后可以将载流子寿命从7.6 ns提升至25.6 ns，说明PHCl的引入有效的抑制了载流子的复合。通过采用氧化铟锡（ITO）/聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）/FASnI₃/C₆₀/2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉（BCP）/银（Ag）的反向器件结构制备的相应的太阳能电池，最佳器件的光电转化效率可达11.4%，并拥有极佳的可重复性。同时器件也具备较高的稳定性，将未封装的器件放在手套箱中可保证110天内接近零衰减。此外，将电池暴露在含氧环境10天后，可以发现其在短时间内表现出惊人的效率恢复特性。

图 1 （a）最佳器件的J-V特征曲线，（b）48个掺杂5% PHCl 的钙钛矿器件的光电转换效率PCE直方图，（c）掺杂5% PHCl 的钙钛矿器件在0.56 V 偏压下的稳态输出光电流和稳定输出功率，（d）掺杂5% PHCl和未掺杂钙钛矿器件在手套箱中的放置稳定性。

为了进一步探究自修复机理，作者结合稳态发射光谱，X射线光电子能谱以及原位前驱液反应等测试，发现在PHCl能够还原前驱液中的Sn⁴⁺，使薄膜的晶粒变得大且光滑。PHCl的苯基对水和氧有阻滞作用，当器件中部分Sn²⁺被氧化后，而还原性肼基对Sn缺陷有钝化和修复作用，从而使得器件同时具备了优异的光电转化效率和稳定性，为Sn基钙钛矿的发展提出了一个新的研究思路。

图 2 PHCl作为自修复缺陷态钝化剂的作用机理示意图

工作内容详见https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201907623。

恭喜王程博和顾飞丹同学！