离子液体修饰CsSnI3钙钛矿电池获突破

卤化锡钙钛矿因低毒性和优异光电性能，是铅基钙钛矿电池的核心替代体系。其中全无机CsSnI3钙钛矿凭借合适带隙、高维电子结构与低激子结合能，成为无铅光伏研究热点，其光电转换效率已从不足1%提升至13%以上，理论极限超30%。

但CsSnI3器件发展受两大瓶颈制约：一是碘间隙缺陷易在电场下发生离子迁移，引发界面反应和器件衰退；二是表面未配位Sn2+形成缺陷态，加剧非辐射复合。传统表面钝化方法虽能抑制缺陷，却会导致界面电荷积累，反而诱发离子迁移，始终无法兼顾效率与稳定性。

针对上述问题，华中科技大学王鸣魁团队创新性提出**分子净偶极矩引导的表面修饰策略**，将偶极矩作为修饰分子的核心设计参数。团队选用净偶极矩接近0的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲苯磺酸盐（EMIMTS），可在钝化表面缺陷的同时，显著减少界面电荷积累，提升碘离子迁移活化能，从根源抑制离子迁移。

团队通过理论计算与实验表征全面验证了该策略的有效性：

1. 高效缺陷钝化：X射线光电子能谱证实EMIMTS与未配位Sn2+成功配位；修饰后薄膜平均载流子寿命达20.04ns，非辐射复合通道被有效阻断。

2. 极低界面电荷：EMIMTS修饰薄膜功函数变化仅-0.02eV，对应所有实验组中最低的界面电荷积累。

3. 强效抑制离子迁移：理论计算表明界面电荷积累会显著降低碘离子迁移活化能；EMIMTS修饰薄膜活化能最高（0.63eV），银电极处碘离子累积强度仅为对比组的1/40。

器件性能方面，EMIMTS 修饰的 CsSnI3 电池实现 13.04% 的光电转换效率，20 个独立器件平均效率 12.41%，且迟滞指数最低；360h 连续运行后仍保持约 94% 的初始效率，稳定性显著优于传统离子液体修饰剂。

该研究成功破解了传统钝化方法中效率与稳定性难以兼顾的核心难题，为高效稳定无铅钙钛矿电池的产业化研发提供了关键技术支撑与全新思路。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173198

原文作者：

Letian Dai, Zhiguo Zhang, Xiongjie Li, Haixuan Yu, Junyi Huang, Zhirong Liu, Yan Shen, and Mingkui Wang

DOI: 10.1016/j.cej.2026.173198