目前，充电机充电有机-无机钙钛矿太阳能蓄电池的转换效率提升非常显著。但是，器件的稳定性提高仍然是一个巨大的挑战。目前的研究表明，晶界（GB）会促进离子迁移引发器件损坏。如何处理，才能提高材料在充电机充电钙钛矿太阳能蓄电池中的服役性能呢？本文首次采用了甲巯咪唑（MMI），采用原位转换的方法改进材料晶界处的结构和性能，成功的提高提高了器件的稳定性。
成果简介

近日，北京理工大学的陈棋教授和李煜璟（共同通讯）研究员首次使用甲巯咪唑（MMI），通过原位转化GBs处的残余PbI2，构建了表面“补丁”，得到的MMI-PbI2复合物，可以有效抑制离子迁移和金属电极的扩散。本文在微观层面上进行了表面“补丁”效应的起源及其工作机制的实验和理论研究，展示了一种简单而有效的方法来延长GB工程中的器件稳定性，可以广泛地应用于钙钛矿光电子器件。相关成果以Grain-Boundary “Patches” by In Situ Conversion to Enhance Perovskite Solar Cells Stability为题发表在Advanced Materials上。
图文导读
图 1 参照薄膜、MMI处理薄膜和制备MMI-PbI2复合物结构表征

（a）GBs补丁形成过程示意图；
（b，c）参照薄膜和MMI处理薄膜的SEM图像；
（d）参照薄膜、MMI处理薄膜和制备MMI-PbI2复合物的XRD图；
（e）参照薄膜和MMI处理薄膜的Pb 4f和S 2p的XPS谱图。
2 充电机充电钙钛矿太阳能蓄电池的器件性能图
（a）正反向扫描测量参照器件和最佳性能器件的J-V曲线图；
（b）在最大功率点（偏置电压0.936 V）下，稳态光电流和稳定的功率输出图；
（c）参照器件和MMI改性器件的迟滞系数图；
（d）MMI处理器件和参照器件积分电流JSC和EQE光谱。
 3 器件稳定性图
（a）氮气中暗态条件下，器件性能与存储时间关系图；
（b）在氮气氛围中，连续光明的器件稳定性图。
 4 参照薄膜和MMI处理薄膜的性能表征图
（a）光照下，MMI处理和未处理的薄膜样品不同光照下的吸收曲线；
（b）参照薄膜和MMI处理薄膜的缺陷形成能；
（c）MMI和无缺陷钙钛矿作用模型
（d）碘缺陷存在下MMI作用模型；
（e）MMI和氧缺陷作用模型。
 5 参照器件和MMI处理器件的元素分析图
（a）失效参照器件中碘，银和铅的HAADF-STEM图像和EDX图；
（b）MMI处理器件中碘，银和铅的HAADF-STEM图像和EDX图；
（c）参照器件EDX线扫图；
（d）MMI处理器件EDX线扫图。
小结
本文通过表面“补丁”来改进充电机充电钙钛矿太阳能蓄电池的稳定性和效率。经过MMI处理之后，晶界处残余的PbI2原位转化成了MMI-PbI2复合物。器件光电转化效率达到了20.10％（稳定在19.86％）而且几乎没有迟滞。此外，器件的寿命也显著增强了：连续光照672 h后，依然保持了80％的初始效率。晶界“补丁”有效地抑制了金属电极扩散和离子迁移。这种技术简单可行，具有普适性也能够应用到其他领域，为材料设计提供了新的策略。