AM.苏州大学王照奎：突破锡氧化！QFLS表征4-MBA显著抑制非辐射复合，锡基光伏15.15%PCE 1100小时100%效率

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锡基钙钛矿因低毒性成为铅基太阳能电池理想替代品，但Sn2+易氧化为Sn4+导致器件性能快速衰减，特别在UV照射下问题更加严重。苏州大学功能纳米与软物质研究院王照奎教授团队在《Advanced Materials》发表突破性研究，开发出4-巯基苯甲酸（4-MBA）再生氧化还原循环策略。该技术利用UV光触发4-MBA分子再生，持续将Sn4+还原为Sn2+，同时实现双位点缺陷钝化。最终锡基钙钛矿太阳能电池效率达到15.15%，在模拟昼夜循环测试中1100小时内保持100%初始效率，氮气环境储存5000小时后仍维持92%效率。

Fig. 5g 展示了未封装器件在模拟昼夜循环最大功率点追踪(MPPT) 测试下的效率变化曲线

Fig. 5f 呈现了未封装器件在惰性氮气环境下储存5000 小时后的性能维持情况

准费米能阶分裂（QFLS）测量成为评估4-MBA策略效果的关键技术指标。透过光致发光量子效率（PLQY）和QFLS值的定量分析，研究团队发现经4-MBA处理的薄膜PLQY从对照组的1.9%大幅提升至5.1%，相应的QFLS值从1.076 eV增加到1.101 eV。这项数据直接证明了4-MBA策略能显著抑制非辐射复合，预示器件开路电压的提升潜力。QFLS结果与薄膜级表征高度一致，进一步确认了4-MBA处理对薄膜质量的显著改善效果。

Fig. 5c 展示了有无经过4-MBA 处理的纯钙钛矿薄膜的光致发光量子效率（PLQY）和准费米能阶劈裂（QFLS）的变化曲线

Enlitech的QFLS-Maper准费米能阶分裂检测仪器提供优秀的分析能力，可在3秒内完成QFLS影像分析，2分钟内预测材料效率极限。系统整合QFLS、iVOC、Pseudo J-V、PLQY、EL-EQE等多项参数测量，为研究人员提供快速、全面的非辐射复合损失评估与材料潜力预测方案。

4-MBA的核心创新在于动态循环还原机制。4-MBA中的巯基（─SH）自发将Sn4+还原为Sn2+，同时形成4,4′-二硫代苯甲酸（DTBA）。关键突破是在UV照射下，DTBA的二硫键会光解重新生成4-MBA，建立持续循环系统。此反应具强大热力学驱动力（标准电位E° = −0.95 V vs +0.15 V），确保自发进行。同时，4-MBA实现双位点缺陷钝化：羧基与FA+配位，巯基与Sn2+配位。表征数据证实效果：乌尔巴赫能量从54.55 meV降至40.05 meV，电子和电洞陷阱密度分别降低至6.2×10^15和1.15×10^16 cm^-3，载流子寿命延长至19.37 ns。

Fig.1a:描繪了 4-MBA 的再生氧化還原循環過程

J-V曲线测量结果全面验证了4-MBA策略的优异效果。优化后的锡基钙钛矿太阳能电池实现15.15% PCE的杰出效率，开路电压0.95 V、短路电流密度22.51 mA/cm²、填充因子70.86%。对比未处理对照组（PCE 12.82%、VOC 0.90 V），所有关键参数均显著提升。

外部量子效率（EQE）测量进一步验证了光电转换能力，积分电流密度22.32 mA/cm²与J-V测量的JSC值高度吻合，证实了数据准确性和材料在不同波长下的优异吸收转换效率。

Fig. 5d 显示了性能最佳的目标器件与对照器件的J-V 特性曲线。这张图表直接呈现了器件的光电转换效率 (PCE) 及相关参数。

Fig. S21 呈现了有无 4-MBA 处理的器件的 EQE 光谱及其对应的积分光电流。

针对类似本研究的长期稳定性验证需求，推荐使用Enlitech SS-LED220 Class A++可调光谱LED太阳光模拟器。对于需要进行1100小时昼夜循环MPPT测试或数千小时储存验证的研究团队，SS-LED220具备显着技术优势：LED光源寿命超过10,000小时，可提供Class A++时间稳定性（照度不稳定性<0.5%），特别适合数百至数千小时的长期稳定性研究。

系统的0-100%全范围照度控制功能可维持光谱稳定性，有助于获得类似本研究中15.15% PCE、0.95 V VOC等精确J-V参数。可编程自动快门控制功能可支持自动暗电流测量，为复杂长期测试提供便利。

4-MBA再生氧化还原循环策略成功解决了锡基钙钛矿的核心技术难题。该方法实现的关键突破包括：UV光触发的动态再生机制确保还原剂持续供应，克服了传统方法中还原剂逐渐耗尽的问题；双位点缺陷钝化从根本上改善了材料稳定性。研究结果显示，15.15%的效率搭配1100小时100%效率保持率，证明了锡基钙钛矿在无铅太阳能电池领域的实用性。

这种创新循环策略同样适用于其他易氧化金属卤化物钙钛矿系统，为解决类似稳定性问题建立了可行的技术路线。随着环保法规日趋严格，该技术为铅基太阳能电池的替代方案提供了具体的实施路径，推进无毒高效太阳能电池的产业化进程。

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