全钙钛矿叠层太阳能电池有潜力超越单结光伏的效率极限，但当前实际效率远低于理论预期，工作稳定性也无法满足商业化要求。窄带隙锡铅（Sn-Pb）钙钛矿子电池在制备中面临两个相互关联的难题：SnI₂优先结晶造成Sn/Pb组分空间分布不均，引入大量缺陷；Sn²⁺极易氧化为Sn⁴⁺，加速材料降解。已有添加剂工程难以同时解决这两个问题，因为多数添加剂缺乏对Sn²⁺的选择性配位能力，无法同步调控结晶和抑制氧化。美能钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT采用3A+级LED太阳光模拟器作为老化光源，可通过多种方式对电池进行控温并控制电池所处的环境氛围，进行长期的稳定性能测试。

本研究设计S-烯丙基-L-半胱氨酸（SALC）作为多功能配体，其硫醚基团优先与SnI₂形成强配位，延缓锡基组分的过快结晶，使Sn/Pb同步析出并实现空间均匀分布；羧基和氨基协同钝化缺陷，同时提升Sn²⁺的氧化能垒，使Sn⁴⁺含量降低约3.5倍。该策略将单结器件效率提升至22.99%，叠层器件达到29.44%（认证28.84%），封装器件在420小时最大功率点（MPP）追踪后仍保持近90%初始效率，为高效稳定全钙钛矿叠层提供了可行的分子调控路径。

配体筛选与作用机制

DFT计算与化学研究

比较LC、SBLC和SALC三种配体。DFT计算显示，SALC因C=C共轭结构优化了硫原子电子密度，对Sn-Pb钙钛矿表面吸附能最高，差分电荷密度显示其与钙钛矿相互作用最强。结合能计算表明SALC与SnI₂的结合强于PbI₂，也强于FAI与SnI₂的结合，因此能优先占据SnI₂配位点，延缓锡基钙钛矿成核。溶解度实验、FTIR和¹H NMR均证实SALC与SnI₂的配位强于PbI₂。HOMO能级下移和UV-Vis中I₃⁻特征峰延迟出现，证明SALC抑制了Sn²⁺氧化。

结晶动力学与组分均匀性

结晶过程与Sn/Pb分布

原位PL和紫外-可见吸收光谱显示，SALC薄膜的溶剂-钙钛矿相变时间从15秒延长至43秒，PL猝灭过程从8秒延长至24秒，表明结晶速率被有效延缓。TOF-SIMS和GIXRD证实，对照薄膜存在表面富Sn、体相富Pb的组分梯度，而SALC薄膜整个厚度范围内Sn/Pb比均匀。KPFM显示SALC薄膜表面电势分布更均匀。这些结果说明SALC平衡了Sn和Pb组分的结晶速率，实现了同步析出。

薄膜质量与缺陷抑制

钙钛矿薄膜质量与载流子动力学

SEM和AFM显示SALC薄膜晶粒更大、更均匀，表面粗糙度降低，XRD中无PbI₂残留峰。XPS定量分析表明Sn⁴⁺含量从对照的38.82%降至11.1%，降幅约3.5倍。在空气中暴露30小时后，SALC薄膜吸光度仅下降13%，对照下降37%。稳态PL强度增强，UPS显示费米能级上移，表明缺陷密度降低、能带结构优化。

单结器件性能

Sn-Pb单结钙钛矿太阳能电池的光伏性能与稳定性

SALC单结器件冠军效率22.99 %，对照仅19.62%，提升主要来自Voc（0.892 V vs 0.847 V）和FF（79.16% vs 75.20%）。EQE在700–1000 nm范围的增强与Jsc提升一致。光强依赖Voc得到理想因子从1.52降至1.29，表明SRH复合被抑制。SCLC和热导纳谱均显示陷阱密度显著下降，尤其是浅陷阱和深能级缺陷。Mott-Schottky测得内建电势从0.696 V增至0.753 V，暗态反向饱和电流降低，TPC衰减寿命从850 ns缩短至470 ns，证实电荷提取更高效。未封装器件在N₂中4776小时后保持88%初始效率，对照仅66%。

叠层器件性能

全钙钛矿叠层太阳能电池的性能与稳定性

将SALC窄带隙子电池与1.77 eV宽带隙子电池集成。宽带隙单结效率19.60%。SALC叠层冠军效率29.44%（认证28.84%），Voc=2.182 V，Jsc=16.40 mA cm⁻²，FF=81.93%。EQE积分电流分别为16.53和16.24 mA cm⁻²，电流匹配良好。平均效率从对照的26.93%提升至28.60%。未封装器件在N₂中3720小时后保持92%初始效率，对照仅77%。封装器件在空气中MPPT追踪，对照156小时后降至60.93%，SALC器件420小时后仍保持86.67%，工作稳定性大幅改善。

SALC通过强硫醚配位优先结合SnI₂，延缓结晶并实现Sn/Pb均匀分布，同时多位点协同钝化缺陷、抑制Sn²⁺氧化。该策略使Sn-Pb单结器件效率达22.99%，叠层器件效率达29.44%（认证28.84%），并显著提升了储存和工作稳定性。本工作为Sn-Pb钙钛矿的配体设计和高效稳定叠层器件提供了有效途径。

美能钙钛矿最大功率点追踪测试 MPPT

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钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT采用3A+级LED太阳光模拟器作为老化光源，并在上一代基础上完成全面进阶：光谱范围拓展至300~1700 nm（AM0）、光谱等级达到AAA（AM0）、支持 24 通道独立可调，为钙钛矿太阳能电池、太空光伏及叠层电池（2T/3T/4T）的研究提供了强有力的支持。

▶ 光源等级：AAA（AM0），光谱范围 300~1700 nm，适用于太空光伏测试

▶ 多波段独立可控：24 通道可调（AM0），精准匹配三结、四结叠层电池子电池带隙

▶ 大样品夹具：支持 210×105 mm 叠层电池，夹具采用正背面金线挤压引出电极

▶ 环境可控：支持 15℃~100℃ 半导体控温，同时可在氮气环境（无水无氧）下测试

美能钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT不仅是性能验证工具，更是钙钛矿与叠层太阳能电池研究的高效测试平台。

原文参考：Enhancing Sn-Pb perovskite homogeneity via thioether coordination for efficient and stable all-perovskite tandem solar cells