JACS Au | 强化氢键提升卤化物钙钛矿稳定性

背景：金属卤化物钙钛矿太阳能电池虽效率提升迅速，但其软晶格特性导致在光照、高温及高湿度下易分解，稳定性的核心瓶颈在于有机阳离子与卤素阴离子间的弱氢键相互作用；传统化学掺杂策略难以从根本上强化有机-无机界面相互作用，且高压调控存在卸压后结构性能完全恢复的问题。研究目的：提出一种不改变材料组成、仅通过物理手段提升钙钛矿稳定性的新策略，通过长时间压力处理工程，实现氢键的永久性增强，并探索其对钙钛矿光、热、湿稳定性以及光致相分离抑制的效果。结论：对(FAPbI₃)₀.₉₅(MAPbBr₃)₀.₀₅多晶薄膜在1.8 GPa压力下维持12 h后卸压，成功将N−H⋯I氢键键长从3.3/3.4 Å缩短至2.6/2.8 Å，N−C−N键角从163°减小至113°，且该结构修饰在卸压后稳定锁定。经压力处理的薄膜在连续光照、85 °C高温及85%相对湿度下，荧光稳定性提升4–6倍；碘离子迁移势垒从0.73 eV提升至1.33 eV，显著抑制了光致相分离。该物理策略揭示了氢键在钙钛矿结构稳定性中的核心作用，可推广至所有含氢键的有机-无机杂化材料体系，为制备高效稳定的钙钛矿器件开辟了新路径。