CSPBI3鈣鈦礦因其理想的帶隙和良好的熱穩定性而在光伏應用中引起了極大的關注。 然而，由於CSPBI3鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）內部存在嚴重的介面能量損失，PSCs中存在光電壓不足的明顯問題，極大地影響了PSCs的光伏效能。
2024年3月4日，北京航空航天大學張曉亮教授團隊在angew該期刊以“Dipolar Chemical Bridge Induced CSPBI3 Perovskite Solar Cells with 21”為題發表。86%的效率“，團隊成員junming qiu第一作者，張曉亮教授為通訊作者。
本研究在鈣鈦礦層和TiO2層之間構建了偶極子化學橋（DCB），以減少介面能量損失，從而提高PSCs的電荷提取。 結果表明，DCB可以在鈣鈦礦層和TiO2層之間形成有利的介面偶極子，從而優化鈣鈦礦TiO2層的介面能量，改善PSCS內部的能級排列。 同時，所構建的DCB還可以同時鈍化鈣鈦礦和TiO2層的表面缺陷，從而大大減少了介面復合。 因此，緩解了PSCS光電壓不足的問題，21創紀錄的 86% 效率。 同時，由於在PSCS中形成DCB後獲得高質量的鈣鈦礦薄膜，釋放了介面拉伸應變，PSCS的執行穩定性也得到了顯著提高。
研究人員使用4-氨基丁酸（Ca）和3-氨基-1-丙磺酸（SA）分子在鈣鈦礦和TiO2層之間構建了可行的雙極化學橋（DCB），從而大大降低了PSCs的介面能量損失。 通過理論計算和實驗研究，闡明了鈣鈦礦TiO2的介面功能化及其對PSCS器件執行的影響。 結果表明，SA能強力錨定TiO2表面並與鈣鈦礦配位，使TiO2表面和鈣鈦礦膜底面的缺陷同時鈍化，抑制電荷復合; 此外，在鈣鈦礦TiO2介面上形成了乙個有益的介面偶極子，這有利於介面處的電子提取。 因此，由於介面能量損失的顯著降低，基於DCB的PSCS的PCE高達2186%，VOC 為 1在 26 V 電壓下，它是目前最高效的 CSPBI3 PSCS。
綜上所述，在PSCS中構建了一種新穎可行的DCB，以降低介面能量損失，使PSCS具有較高的光伏效能和穩定性。 功能SA分子可以牢固地錨定在TiO2表面，並與鈣鈦礦的[PBI6]4-八面體骨架化學鍵合，從而改善鈣鈦礦TiO2介面處的介面拉伸應變，促進介面處電荷載流子的傳輸。 同時，SA還可以通過減輕介面晶格畸變來提高鈣鈦礦的結晶度，從而顯著減少非輻射復合。 結果，基於SA的PSCS的效率達到了創紀錄的2186%，裝置的穩定性也大大提高。 SA基PSCs效能提高的原因可能是鈣鈦礦TiO2介面處的介面能量損失大大降低。 本工作為偶極子化學橋接法對PSCS的介面功能化提供了重要原理，也為構建高效能PSCS或其他鈣鈦礦光電器件提供了新的途徑。