摘要：通过甲基铵双三氟甲磺酰亚胺（ MATFSI ）掺杂剂替代传统锂掺杂剂（ LiTFSI ），解决锂迁移导致的 α 相钙钛矿降解问题，实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池（ PSCs ）。

核心总结

核心创新点

通过甲基铵双三氟甲磺酰亚胺（ MATFSI ）掺杂剂替代传统锂掺杂剂（ LiTFSI ），解决锂迁移导致的 α 相钙钛矿降解问题，实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池（ PSCs ）。

解决的问题

锂掺杂剂（ LiTFSI ）在光暗循环中迁移至钙钛矿晶粒边界，引发 α-FAPbI₃ 向非光伏活性 δ 相转变，导致器件效率快速衰减；而 MATFSI 无阳离子残留，可抑制相转变并提升电荷传输效率。

实现方法

MATFSI 通过与空穴传输材料（ spiro-OMeTAD ）的高效氧化反应生成自由基阳离子，提升空穴迁移率（ 2.09×10⁻³ cm² V⁻¹ s⁻¹ ）；其挥发性甲基铵（ MA⁺ ）在掺杂后完全反应无残留，避免离子迁移诱发的降解。

作用与性能参数

效率提升：冠军效率 26.1% （认证 25.6% ， Voc = 1.22 V ， Jsc = 26.8 mA cm⁻² ， FF = 0.86 ），显著高于 LiTFSI 基器件（ ~24.2% ）。

稳定性提升：在 ISOS-LC-1 光暗循环（ 12 h 光照 /12 h 黑暗）中 T95 寿命超 1200 h ， 3000 次电压开关循环中表现优异 。

作者团队 ： 中山大学秦天石 ， 南京工业大学 黄维

器件结构

FTO/SnO₂/perovskite/spiro-OMeTAD (MATFSI)/Au

制备细节

关键溶液配置

SnO₂ 前驱液： 0.012 M SnCl₂·2H₂O 溶液（含尿素、 HCl 、硫代乙醇酸，冰水中配制）。

钙钛矿前驱液： 1.45 M FAPbI₃ 溶液（ 240.76 mg FAI + 706.9 mg PbI₂ + 33.76 mg MACl ，溶于 DMF/DMSO=8:1 v/v ）。

MATFSI 掺杂空穴传输层（ HTL ）溶液： 91.4 mg spiro-OMeTAD + 6 mg MATFSI + 36 μL TBP ，溶于 1 mL 氯苯（ CB ）。

器件制备流程

FTO 基底清洗：依次用洗涤剂、去离子水、乙醇超声 20 min ，氮气吹干后 UV 臭氧处理 15 min 。

SnO₂ 电子传输层（ ETL ）沉积：化学浴沉积（ CBD ）：将 FTO 浸入 0.012 M SnCl₂ 溶液（ 90 °C ， 2 h ），超声清洗后 170 °C 退火 1 h ；旋涂 20 mM KCl 水溶液（ 3000 rpm ， 30 s ）， 100 °C 退火 10 min 。

钙钛矿层沉积：旋涂 1.45 M 前驱液（ 1000 rpm 10 s → 5000 rpm 30 s ），第 20 s 滴加 120 μL 乙酸乙酯， 100 °C 退火 2 h 。

HTL 沉积：旋涂 MATFSI 掺杂 spiro-OMeTAD 溶液（ 3000 rpm ， 30 s ）。

电极制备：热蒸发 100 nm Au 电极（有效面积 0.09 cm² ）。

来源：寂寞的咖啡