高效稳定卤化物钙钛矿太阳能电池的进展与挑战（特邀）

何昆，赵小亮，王军，李必鑫，杜斌，汪彦龙

（1 西安工程大学 材料工程学院，西安 710048）

（2 湖南第一师范学院 物理与化学学院，长沙 410205）

（3 西北工业大学 柔性电子研究院，西安 710072）

（4 中国科学院大连化学物理研究所 化学激光重点实验室，大连 116023）

0 引言

人口增长和工业发展导致全球能源需求快速增长，传统化石燃料资源的日益减少和开采难度的增加可能无法满足未来世界的能源消耗，此外，化石燃料的过度消耗不可避免地产生CO2、NOx和SOx等气体，造成温室效应和空气污染等环境问题。因此，研究人员致力于寻找清洁可再生能源作为传统化石燃料的替代品。太阳能作为地球上最丰富的可再生能源之一，将太阳能（光能）转化为电能的光伏技术由于其清洁性和可行性等优点正受到越来越多的关注［1-3］。太阳能电池自1954 年于美国贝尔实验室诞生以来，历经70 年已经发展了三代。基于硅片生产的硅基太阳能电池属于第一代太阳能电池，并且仍以高光电转化效率（Power Conversion Efficiency，PCE）与高稳定性主导全球太阳能电池市场。然而，较高的原材料成本和繁琐的高温处理制造工艺制约了其进一步发展。基于类似非晶硅、铜铟镓硒、碲化镉等无机半导体薄膜的薄膜太阳能电池称为第二代太阳能电池。相较于硅基太阳能电池，薄膜太阳能电池原材料成本降低，但为了获得最佳性能，仍需要高真空薄膜沉积和高温退火，这进一步增加了加工成本，同时原材料有毒不利于大规模量产。因此，尽管第一代光伏电池和第二代光伏电池都可以实现超过20%的PCE［4-5］，然而复杂的加工工艺和高昂的成本限制了其未来的发展，这些问题迫使科学家将目光转向使用低成本技术制造的第三代太阳能电池。

第三代太阳能电池统称为新型太阳能电池，包括染料敏化太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cell，DSSCs）、量子点太阳能电池（Quantum Dot Solar Cells，QDSCs）和钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells，PSCs），其中PSCs 近年来在全球范围内备受关注。自2009 年问世至今仅十余年时间，最优PCE 从3.8%飙升至26%，已经接近硅基太阳能电池的效率记录［6］。PSCs 的主要优点是能够通过低温溶液加工形成高质量的晶体结构，同时具有加工成本低、制备工艺简单和钙钛矿材料的高通用性等特点。尽管具有这些优点，PSCs还存在一些亟待解决的问题，包括环境稳定性差、铅毒性泄漏和大面积组件效率低等。本文主要综述了近年来钙钛矿基太阳能电池的研究进展。首先简要概述了组成PSCs 的钙钛矿材料结构与性质，然后介绍了PSCs自问世以来器件结构的演变过程，同时重点总结了近几年来不同课题组在缺陷钝化方面取得的最新研究成果。最后阐述了PSCs 面临的挑战并对未来前景进行了展望，希望为PSCs的进一步发展提供一些启发。

1 钙钛矿的基本结构与性质

与CaTiO3具有相同晶体结构的ABX3型材料都叫做钙钛矿，其中A 位为体积较大的一价阳离子，B 位为体积较小的二价阳离子，X 位为阴离子。通过考虑式（1）中的戈德施密特容差因子t和八面体因子μ可以推断出钙钛矿晶体的稳定性与可能结构［7］。

式中，RA，RB，RX为钙钛矿中对应离子的离子半径。t表示A 位阳离子在BX3中的填充情况，μ表示B 位阳离子在X6八面体中的填充情况。当满足0.81

有机-无机卤化物钙钛矿的基本结构排列如图1（a），在理想的钙钛矿结构中，A 位阳离子会被具有12 倍配位对称性的BX6八面体包围，这种独特的结构使钙钛矿具有许多优异的光电性质。以甲基胺碘化铅（Methylammonium Lead Iodide，MAPbI3）为例，其吸光系数高达4.3×105cm-1，吸收范围约在800 nm，高于一般有机半导体材料，在整个可见光区的吸收都很好［8-10］。激子结合能只有30 meV，而一般有机半导体材料的激子结合能均高于250 meV［11-13］，这表明钙钛矿材料受光激发后产生的激子更易解离成自由的电子和空穴［14］。此外，钙钛矿材料既能传导电子也能传导空穴，还有更高的双极性载流子迁移率和更长的载流子寿命，载流子扩散长度可达175 μm 以上，远高于在有机半导体材料中的扩散长度（～10 nm）［15-17］。与此同时，钙钛矿材料还能通过调整ABX3中A 位和X 位离子种类拥有连续的激子带隙［18］，这些优点都使得有机-无机卤化物钙钛矿在光电器件中非常受欢迎［19-21］。

2 钙钛矿太阳能电池

2.1 工作机理

PSCs 利用半导体的光生伏特效应发电，当N 型和P 型半导体接触时，由于载流子本身浓度差异发生扩散，接触界面产生内建电场，同时载流子在电场的作用下发生飘移，扩散和飘移达到动态平衡，这个区域叫做PN 结。具体工作原理是在太阳光的照射下，具有高吸光系数的钙钛矿吸光层会大量吸收能量大于等于禁带宽度的光子，使原本束缚在原子核周围的电子从价带顶被激发跃迁到导带底。与此同时，为保持电中性额外产生了一个带正电荷的空穴，这对被库仑力束缚的电子-空穴对即为激子。由于钙钛矿的激子结合能较低，在内建电场的作用下会迅速解离成自由的电子和空穴，其中自由电子通过电子传输层（Electron Transport Layer，ETL）向阴极传输，最后被透明导电氧化物（Transparent Conductive Oxide，TCO）电极收集；自由空穴则通过空穴传输层（Hole Transport Layer，HTL）向阳极传输，随后被金属电极收集。在外接电路与两端电极连接后，器件会形成一个电流的回路，由此实现光电转化［22］，如图1（b）。在器件工作的过程中，除了载流子的传输外，还存在与之竞争关系的复合。现阶段主要存在三种复合过程：辐射复合、缺陷态辅助复合和俄歇复合。其中载流子的非辐射复合（缺陷态辅助复合和俄歇复合）会显著降低器件的光生载流子浓度，进而减少PSCs 中准费米能级劈裂的能级差，进一步造成较大的电压损失，这是影响载流子传输效率以及器件性能的主要因素。目前，通过优化器件结构和钝化缺陷是有效抑制载流子非辐射复合和提高器件效率的研究重点。

2.2 器件结构演变过程

PSCs 的器件性能与器件的结构有关。为了获得最佳效率，PSCs 的器件结构历经三个阶段，分别是问世初期的基于液态电解液的敏化太阳能电池、由DSSCs 演化而来的介孔结构PSCs 和结构更简单的平面异质结PSCs。

2.2.1 液态电解液钙钛矿敏化太阳能电池

早期的PSCs 由透明导电电极、纳米多孔TiO2、钙钛矿敏化剂、电解质和金属电极组成，通过含有卤化锂和不同卤素的电解液形成空穴传输介质与敏化剂形成正接触进而实现光伏效率［23］。2009 年，KOJIMA A等［24］首次使用MAPbI3钙钛矿材料作为敏化剂制备出了第一个PSCs，它具有3.8%的PCE，光暴露面积可达0.238 cm2。此外，他们还验证了甲基胺溴化铅（Methylammonium Lead Bromide，MAPbBr3）作为敏化剂的可能性，并获得了65%的外量子效率（External Quantum Efficiency，EQE）和0.96 V 的光电压。随后，IM J H 等［25］采用了类似的结构，通过将MAPbI3量子点沉积在厚度为3.6 μm 的TiO2层上，该器件在530 nm 波长下表现出约78.6%的EQE 和6.5%的PCE。然而，由于液态电解质形成的空穴传输介质的不稳定性，这些早期钙钛矿敏化太阳能电池是高度不稳定的。因此，没有继续对液体电解质钙钛矿敏化电池进行下一步的研究。

2.2.2 介孔结构钙钛矿太阳能电池

为了解决电池器件稳定性差的问题，研究人员尝试使用固态空穴传输材料取代液态电解液，介孔结构PSCs 的雏形逐渐出现。介孔结构PSCs 由DSSCs 演变而来，器件结构包括透明导电电极、ETL、介孔金属氧化物支架、钙钛矿吸光层、HTL 和金属电极［26］，如图2（a）。2012 年，KIM H S 等［27］以2，2′，7，7′-四（N，N-二对甲氧基苯胺）-9，9′-螺二芴（2，2′，7，7′-tetrakis［N，N-di（4-methoxyphenyl）amine］-9，9′-spirobifluorene，spiro-OMeTAD）固态空穴传输材料取代了液态电解质，以介孔TiO2（Mesoporous TiO2，mp-TiO2）为金属氧化物支架制备出了第一个全固态介孔PSCs，Spiro-OMeTAD 不仅如提高了器件稳定性，还将最优PCE 提高到9.7%。全固态电池的诞生标志着PSCs 已经脱离了DSSCs 体系并进入了高速发展新阶段。为了进一步改善钙钛矿在TiO2支架上的吸收速率，BURSCHKA J 等［28］创造性地介绍了一种两步顺序沉积法制备MAPbI3薄膜，他们发现一旦MAI 和PbI2接触，钙钛矿晶体就会在mp-TiO2支架内部生长，从而可以更好地控制钙钛矿形态，最终实现了约15%的最优PCE。2018 年，JEON N J 等［29］设计并开发出了高效且稳定的基于mp-TiO2的介孔PSCs。他们合成了一种芴封端且与钙钛矿能级高度适配的空穴传输材料（N2，N2′，N7，N7′-tetrakis（9，9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl）-N2，N2′，N7，N7′-tetrakis（4-methoxyphenyl）-9，9′-spirobi［fluorene］-2，2′，7，7′-tetraamine，DM），基于DM 的PSCs 拥有比控制器件更高的开路电压（Open-circuit Voltage，VOC），最终的改性器件获得了23.2%高PCE。到目前为止，介孔PSCs 的最佳PCE 为24.8%，这是JEONG M 等［30］使用mp-TiO2作为支架材料，Spiro-OMeTAD 的氟化异构体类似物（Spiro-mF）作为HTL 制备出来的。

图2 PSCs 器件结构的发展Fig.2 The development of PSCs device structure

由于mp-TiO2在介孔结构PSCs 除了为钙钛矿提供沉积支架外还兼具电荷传输的作用，这使得钙钛矿中的电子向ETL 转移过程中会造成能量损耗导致收集效率下降，因此不少研究者也尝试利用与TiO2不同的Al2O3作为支架材料来制备PSCs。Al2O3是一种宽带隙绝缘体，在电池中仅起到支撑层的作用。LEE M M 等［31］通过在介孔Al2O3（Mesoporous Al2O3，mp-Al2O3）上涂覆了一层非常薄（2～10 nm）的混合卤化物钙钛矿（MAPbI3-xClx），他们发现由于mp-Al2O3作为惰性支架，电子不能在其导带中跃迁而只能停留在钙钛矿中并通过钙钛矿传输，最终实现了10.9%的PCE。受此工作的启发，2013 年BALL J M 等［32］在150 ℃的低加工温度下制备出了具有mp-Al2O3支架的介孔PSCs，该器件显示出12.3%的较高PCE。同时他们首次证明了钙钛矿在PSCs 中的双极性电荷传输作用。与Al2O3类似，ZrO2和SiO2也可以用作绝缘支架层。BI Dongqin等［33］使用ZrO2作为介孔层的制备MAPbI3基介孔PSCs，最终获得了10.8%的PCE。他们对比了两种器件结构后发现，ZrO2基PSCs 显示出比TiO2基PSCs 更长的载流子寿命。HWANG S H 等［34］利用SiO2纳米颗粒组成的支架层制备了介孔PSCs，实现了11.45%的PCE 和1.05 V 的VOC。

近年来介孔PSCs 的器件性能显著提升。2019 年，YOO J J 等［35］开发了一种选择溶解性钙钛矿前驱体来制备介孔PSCs，其表现出23.4%的最优PCE 和22.6%的稳态PCE。此外，他们证明了该策略通过抑制表面处理过程中δ 相钙钛矿和非晶相的形成，最大限度地提高了介孔PSCs 的稳定性。目前，介孔PSCs 体系是PSCs 器件结构中最受欢迎的体系结构之一。

2.2.3 平面结构钙钛矿太阳能电池

尽管介孔PSCs 的器件性能与稳定性优异，但需要高温烧结的介孔层极大增加了器件制备成本。为了进一步降低器件制备成本，研究人员在介孔PSCs 的基础上对器件结构进一步优化形成了平面PSCs，器件结构包括透明导电电极、ETL、钙钛矿吸光层、HTL、金属电极。在传统的平面结构中，n 型半导体ETL 和p型半导体HTL 分别位于钙钛矿吸光层的下端与上端，这种平面结构称为n-i-p 结构，如图2（b）。BALL J M等［32］在一项介孔PSCs 的结构优化工作中去除了介孔支架，首次制备出了器件结构为氧化氟锡（F-doped Tin Oxide，FTO）/TiO2/CH3PbI3-xClx/spiro-OMeTAD/Au 的平面n-i-p 型PSCs。随后EPERON G E 等［36］通过不断优化钙钛矿薄膜的加工条件和形态，最终以此结构制备出了PCE 为11.4%的平面n-i-p 型PSCs。他们观察到只有在钙钛矿薄膜覆盖率最高的情况下才能实现最高的短路电流（Short-circuit Current Density，JSC）。LIU Dianyi 等［37］使用ZnO 替代TiO2作为平面n-i-p 型PSCs 的ETL。相比于TiO2，ZnO ETL制备简单且不需要高温烧结，最重要的是ZnO 的电子迁移率远高于TiO2，这改善了钙钛矿薄膜的形态并促进了电荷提取能力，最终PCE 为15.7%。随后，ANARAKI E H 等［38］利用化学浴沉积（Chemical Bath Deposition，CBD）工艺制备了SnO2ETL，基于此的平面PSCs 显示出了接近21%的高稳定PCE。至此，高效稳定的平面n-i-p 型PSCs 的雏形已经形成，近年来多个课题组报道的PCE 超过25%的平面n-i-p 型PSCs 都构筑于此结构［39-41］，平面n-i-p 型PSCs 也因此成为目前最炙手可热的PSCs 器件结构之一。

倒置平面结构（即平面p-i-n 结构）与n-i-p 结构的不同之处在于载流子传输层的位置。在p-i-n 结构中，HTL 与ETL 分别沉积在TCO 电极和钙钛矿层顶部，如图2（c）。JENG J Y 等［42］首次介绍了结构为氧化铟锡（Indium Tin Oxide，ITO）/聚（3，4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（Poly（3，4-ethylenedioxythiophene）-poly（styrenesulfonate），PEDOT：PSS）/MAPbI3/C60/浴铜灵（Bathocuproine，BCP）/Al 的平面p-i-n 型PSCs，PCE 为3.9%。与n-i-p 型PSCs 相比，p-i-n 型PSCs 的器件磁滞更小并且成本更低，更重要的是可用于钙钛矿叠层器件的制备，这是目前最可能实现商业化的一条路径，但p-i-n 型PSCs 目前最大的问题就是效率远低于n-i-p 结构器件，所以提高p-i-n 型PSCs 的PCE 是目前的研究热点，已经有不少课题组在这方面报道了出色的成果［43-44］。2019 年，WANG Xiao 等［45］将2-（2，3，4，5，6-五氟苯基）乙基碘化铵（2-（2，3，4，5，6-pentafluorophenyl） ethylammonium iodide，FEAI）加入MAPbI3前驱体溶液中，制备出了最佳PCE 为21.1%的p-i-n 型PSCs。2022 年，JIANG Qi 等［46］利用有机胺小分子3-（氨基甲基）吡啶（3-（aminomethyl）pyridine，3-APy）对钙钛矿薄膜进行简单的后生长处理。经过3-APy 分子处理后的钙钛矿薄膜的表面粗糙度和表面电势波动明显降低，这有效改善了器件光伏参数。通过这种反应性界面工程策略制备的p-i-n 型PSCs 取得了25.37%的最优PCE，是目前p-i-n 型PSCs 效率的最高纪录。

通过不断的探索尝试，PSCs 器件结构已经相对稳定。但随着研究深入，仅凭优化器件结构已不能够突破PSCs 器件性能瓶颈，因此仍需探索新的性能提升策略。

3 钙钛矿太阳能电池的性能提升策略

理想的钙钛矿晶体结构是每个原子都在相应的位置上，但现实中的晶体都会受到生长及其后处理过程的影响而产生缺陷。如图3 所示，PSCs 器件的旋涂制备过程和后退火工艺都会在多晶钙钛矿晶体表面或晶界上形成各种缺陷：1）配位不足的阴离子或阳离子；2）制备工艺引起的固有点缺陷，如卤化物空位，阳离子空位与Pb-I 反位等；3）位于晶界处的离子迁移；4）外源杂质［47］。这些带正电荷或负电荷的缺陷会在禁带中引入过渡能级进而可能会形成深能级缺陷，这是引起肖克利-雷德-霍尔（Shockley-Reid-Hall，SRH）复合的源头。SRH 复合不利于钙钛矿薄膜中载流子的提取和迁移，同时会影响载流子的寿命，已被确定是阻碍PSCs 中VOC与填充因子（Fill Factor，FF）提高的重要原因［48-49］。除此之外，在常见的ETL 和HEL 材料上也或多或少存在缺陷，因此钝化PSCs 各个组分的缺陷以提高器件的效率与稳定性是非常有必要的。接下来介绍PSCs 中常见的用于提升器件性能的钝化策略。

图3 钙钛矿薄膜上的缺陷种类及其通过化学键进行的钝化过程和对离子迁移的抑制过程［47］Fig.3 The types of defects on perovskite films and their passivation process through chemical bonds and inhibition process of ion migration［47］

3.1 界面工程

据报道，ETL/钙钛矿界面间包含大量深能级缺陷，约为钙钛矿层缺陷的100 倍，这是限制PSCs 器件效率和稳定性的一个重要原因［50］。同时，ETL/钙钛矿界面之间的能级匹配对于提高载流子提取效率和VOC更是至关重要。TiO2是最早被用于各类平面n-i-p 型PSCs 中的ETL 材料。为了缓解TiO2ETL/钙钛矿界面严重的载流子非辐射复合现象，WEI Yuelin 等［51］在TiO2ETL 与钙钛矿层之间引入具有双氨基的胱胺二盐酸盐（Cystamine Dihydrochloride，CMDR），如图4（a）。CMDR 的双氨基既可以与TiO2形成Ti-N 键，又能与钙钛矿中I-形成氢键，有效抑制PbI2中过量的Pb0缺陷的产生。图4（b）展示了时间分辨光致发光（Timeresolved Photoluminescence，TRPL）光谱，结果表明这种双边协同钝化策略可以有效地抑制钙钛矿薄膜的载流子非辐射复合，最终PCE 由18.41%提升至了20.63%。

与TiO2相比，SnO2的电子迁移率更高，禁带宽度更大，光催化活性和制备温度更容低，最重要的是它与钙钛矿的能级更匹配，这使其成为了平面PSCs 最理想的ETL 材料之一。但在PSCs 制备过程中，位于SnO2ETL 上的氧空位（Oxygen Vacancy，VO）和羟基缺陷会损害钙钛矿薄膜的均匀度。为解决此问题，GENG Quanming 等［52］使用多功能氨基酸L-天冬氨酸（L-aspartic acid，LAA）来调节SnO2/钙钛矿界面。他们发现，LAA 中的-COOH 可以协调SnO2中失配的Sn4+，从而降低SnO2的VO缺陷，同时还可以中和SnO2侧羟基的碱度。此外，LAA 通过双侧协同钝化可以“连接” SnO2/钙钛矿界面，加速界面处的电子传递，降低界面处的陷阱态密度。最终经过LAA 改性的PSCs 拥有1.15 V 的VOC，PCE 高达22.73%，图4（c）。LI Yan等［53］也尝试利用多功能组氨酸（Histidine，His）充当SnO2ETL/钙钛矿界面交联剂，如图4（d）。这种促进SnO2与钙钛矿的紧密交联策略有利于电子的提取与转移，并提高钙钛矿薄膜质量，减少界面间的非辐射复合。交联剂还可以有效地调整界面能级，加速电子转移［54］。最终。基于His 改性的SnO2制备的PSCs 器件产生了22.91%的最优PCE。

解决平面p-i-n 结构PSCs 中ETL/钙钛矿界面处出现的界面复合问题同样重要。ZHANG Quanzeng等［55］在钙钛矿/［6，6］-苯基-C61-丁酸甲酯（［6，6］-phenyl-C61-butyric Acid Methylester，PCBM）界面间引入了聚-4-乙烯基吡啶（Poly-4-vinylpyridine，P4VP）充当中间层来钝化位于表面与晶界的缺陷。图5（a）表明P4VP 能有效地调节钙钛矿/PCBM 的能级匹配，这有利于界面间高效的电荷萃取并抑制空穴转移，最终经P4VP 修饰后的器件PCE 从17.46%提高到20.02%。WAN Fang 等［56］创新性地报道了一种基于双界面的钝化策略，他们在已经引入了乙二胺二氢碘化物（Ethanediamine Dihydroiodide，EDAI2）界面钝化层的基础上又引入了六亚甲基二异氰酸酯（Hexamethylene Diisocyanato，HDI）界面层对钙钛矿/PCBM 界面进行进一步处理，结果表明经过EDAI2/HDI 钝化后的钙钛矿/PCBM 界面复合被明显抑制并获得了0.10 V 的极低非辐射VOC损失。他们验证了HDI 分子中的异氰酸酯基团即使在室温下也很容易与EDAI2中的胺基团发生交联反应，交联分子在钙钛矿表面形成，有助于阻碍EDA2+阳离子扩散到钙钛矿中，使得EDAI2/HDI 钝化后PSCs 具有优异的热稳定性，如图5（b）。

图5 不同钝化策略在钙钛矿/PCBM 界面的性能表征Fig.5 Performance characterization of different passivation strategies at perovskite/PCBM interface

除ETL/钙钛矿界面钝化以外，HTL/钙钛矿界面钝化策略同样发展迅速。对于平面n-i-p型PSCs 来说，考虑到界面钝化材料要直接沉积在钙钛矿薄膜上，所以溶解界面钝化材料的溶剂必须选择不能破坏钙钛矿薄膜的惰性溶剂。卤化物阴离子或者伪卤化物阴离子可以通过离子键或氢键与钙钛矿薄膜表面的阴离子空位或阳离子缺陷发生化学反应，从而提高钙钛矿薄膜的结晶度。ZHONG Hua 等［57］利用简单的溶液法在钙钛矿/Spiro-OMeTAD 界面引入了四丁基氯化铵（Tetrabutylammonium Chloride，TBAC）单分子层，当TBAC 沉积在钙钛矿薄膜上时，TBAC 中的Cl-会通过占据钙钛矿薄膜中的I-空位或者充当间隙而进入到钙钛矿晶格中，这使得TBAC 拥有指向钙钛矿外表面的强界面偶极子，促进了内置电场的同时也减少了空穴提取的接触势垒。最终，基于ITO/SnO2/钙钛矿/TBAC/Spiro-OMeTAD/Au 结构的n-i-p PSCs 实现了23.5% 的高PCE。XU Shendong 等［58］将首次合成的十六烷基三甲基六氟磷酸铵（Hexadecyltrimethylammonium Hexafluorophosphate，HTAP）涂覆在钙钛矿层顶端实现了一种终端密封钝化策略。这种钝化策略不仅为空穴萃取提供良好的“通道”，而且为增强VOC和FF 提供了缺陷钝化层。HTAP 中的PF6-可以填补钙钛矿薄膜上的卤化物阴离子空位并且可以锚定未配位的Pb2+，有助于改善钙钛矿薄膜的结晶和形态。最终通过HTAP 改性的最优器件获得了23.14%的PCE，并且密封钝化策略有效缓解了铅泄漏问题。

平面p-i-n型PSCs 的HTL/钙钛矿界面钝化在过去很少有人研究，然而与n-i-p 结构中HTL/钙钛矿界面钝化作用类似，p-i-n 结构中的钙钛矿/HTL 界面钝化也会极大地影响最终器件性能。聚［双（4-苯基）（2，4，6-三甲基苯基）胺］（Poly［bis（4-phenyl）（2，4，6-trimethylphenyl）amine］，PTAA）是平面p-i-n 结构PSCs最常用的HTL 材料之一。然而，PTAA 与钙钛矿薄膜之间较大的表面张力和不完全的表面覆盖是制备高性能PSCs 的严峻挑战。对此，XU Jie 等［59］将无机氟化钾（Potassium Fluoride，KF）界面缓冲层引入到PTAA 基底上来调节PTAA HTL/钙钛矿界面的表面能级差。KF 可以有效地降低PTAA 的价带最大值，这有利于空穴的提取。此外，图6（a）表明KF 层的引入显著增加了PTAA/钙钛矿界面的复合电阻，从而抑制了界面间载流子复合。最终，经过KF 改性的PSCs 显示了21.51%的高PCE。由于具有高载流子迁移率与高透射率，NiOx成为p-i-n 结构PSCs 中除了PTAA 之外常用的HTL。然而NiOx-钙钛矿异质结的光诱导降解是限制NiOx基PSCs 器件使用寿命的主要因素之一。为此，WU Tianhao 等［60］采用气相沉积法在NiOx/钙钛矿界面间首次引入了三甲基溴化锍（Trimethylsulfonium Bromide，TMSBr）界面层来试图消除伴随在器件制备过程中的NiOx-钙钛矿异质结多步骤光降解。如图6（b）所示，他们通过比对在不同厚度TMSBr 界面层上沉积的FAMAPbI3薄膜的X 射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）图谱发现TMSBr 界面层的加入可以通过NiOx和有机碘化物盐之间的氧化还原反应来抑制PbI2相的形成，这有利于实现载流子在NiOx/钙钛矿界面处的应变释放和提取。同时，TMSBr 界面层还具有与钙钛矿晶体相匹配的晶格参数以及强大的陷阱钝化能力。最终使用TMSBr 界面层钝化的p-i-n 结构PSCs 取得了22.1%的最优PCE，同时在AM 1.5G 光照下T80寿命（效率降低到其初始值的80%的时间）为2 310 h，这是NiOx基PSCs 报告的最高使用寿命之一。

图6 用于平面n-i-p 结构PSCs 中钙钛矿/HTL 界面的不同钝化策略及性能表征Fig.6 Different passivation strategies and performance characterization for perovskite/HTL interface in n-i-p structure PSCs

3.2 添加剂工程

与界面工程的钝化位点不同，添加剂工程是钝化钙钛矿吸光层缺陷的调控策略，它可以通过改善载流子萃取与传输来有效抑制SRH 非辐射复合。钙钛矿前驱体溶液中的添加剂可以调控钙钛矿的结晶，稳定钙钛矿的相态，钝化钙钛矿的缺陷，优化钙钛矿的界面形貌和能级［61-63］。目前常用于PSCs 的添加剂材料有离子液体（Ionic Liquids，ILs）、聚合物高分子和富勒烯衍生物等。

ILs 有优异的热工作范围，某些情况下可达-90 ℃到300 ℃，而处理钙钛矿前驱体溶液通常需要较宽的温度范围，所以ILs 在PSCs 添加剂工程中表现优异。除了传统有机溶剂中存在的相互作用（氢键、范德华相互作用等）外，ILs 还特有离子相互作用（带电粒子的相互静电吸引或排斥），这使得ILs 能与极性范围很广的物质混和相溶，可以同时溶解有机和无机物质［64］。同时，ILs 中的阳离子上有不同长度的烷基链，有利于提高其在极性较小的流体中的溶解，因此ILs 完全有作为钙钛矿前驱体添加剂的潜力。SHAHIDUZZAMAN M等［65］首次将ILs 用于MAPbI3钙钛矿前驱体添加剂，通过将离子液体1-己基-3-甲基咪唑鎓氯化物（1-hexyl-3-methylimidazolium chloride，HMImCl）加入到含有 MAPbI3的 N，N- 二甲基甲酰胺（N，NDimethylformamide，DMF）前驱体溶液中，他们发现经过ILs 处理后的MAPbI3薄膜形貌光滑且覆盖均匀，这为制备高质量钙钛矿薄膜提供了一个全新的方法。受此启发，RAN Junhui 等［66］在钙钛矿前驱体溶液PbI2@DMF 中加入离子液体乙酸丁胺（Butylammonium Acetate，BAAc）作为添加剂。他们发现BAAc 与［PbI6］4-骨架之间的化学键形成了定向结晶，表明BAAc 可以通过与PbI2前驱体溶液的强键合作用来调节钙钛矿结晶动力学，如图7（a）。此外，他们还发现通过BAAc 钝化后的钙钛矿薄膜的缺陷显著降低，最终经过BAAc 钝化后的最佳器件PCE 为20.1%。

聚合物高分子由于其特殊的官能团，成为钙钛矿薄膜最有效的钝化添加剂之一。一方面，聚合物高分子中的一些原子（如O 原子）可以很容易地与钙钛矿中的H 原子形成氢键来抵抗潮湿环境，显著提高器件的稳定性。另一方面，聚合物高分子中的S 原子和N 原子可以与钙钛矿中的Pb2+相互作用来稳定钙钛矿结构，改善钙钛矿薄膜的结晶性和形貌。此外，聚合物高分子由于其优异的疏水性、热塑性、导电性和机械稳定性，可以有效缓解钙钛矿材料对水、氧气、温度和紫外辐射的敏感性，这也有助于提高器件的稳定性［67］。因此，聚合物高分子作为PSCs 中不可或缺的添加剂，在调节钙钛矿薄膜的成核和结晶过程，提高器件性能方面得到了广泛的探索。LI Lihua 等［68］使用酚羟基取代聚酰胺衍生物（Phenolic Hydroxyl-substituted Polyamide Derivative，PAB）作为前驱体溶液添加剂来钝化钙钛矿活性层。PAB 是一种罕见的同时含有羟基，羧基和仲胺三种钝化官能团的聚合物，它的羟基和羧基可以作为路易斯碱与钙钛矿中的Pb2+发生强烈反应，仲胺中的N 原子由于其供电特性可以与钙钛矿中游离的I-配位，从而钝化缺陷。如图7（b），暗J-V曲线表明这些官能团与钙钛矿材料的相互作用有效抑制了载流子的非辐射复合，最终将PSCs 的最佳效率从19.45%提高到21.13%。

富勒烯自1895 年被首次发现后，由于其独特的物理化学特性而受到科学界的广泛关注，其中光伏行业也不例外［69］。富勒烯及其衍生物因其特有的高电子迁移率和低重组能非常契合PSCs。与聚合物的大尺寸不同，小尺寸的富勒烯及其衍生物在PSCs 添加剂工程中的作用也至关重要。这些小分子进入钙钛矿晶格后，可以完全覆盖在钙钛矿晶粒边界的表面，对试图沿着晶界运动的离子进行物理阻挡，可以有效的钝化缺陷，提高钙钛矿薄膜质量［70］。KIM K 等［71］介绍了一种将连接三乙二醇单甲醚链（Triethylene Glycol monomethyl ether，TEG）的富勒烯衍生物（PC61B-TEG）引入钙钛矿前驱体溶液的新方法。由于富勒烯衍生物上的TEG 可以显著提高其在钙钛矿前驱体极性溶剂中的溶解度，因此改性后钙钛矿薄膜的电荷转移能力和晶粒缺陷钝化能力显着增强。如图7（c），傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared spectroscopy，FTIR）表明当富勒烯衍生物与PbI2混合时，PC61B-TEG 中C=O 和C-O 的峰向下移动，这表明PC61B-TEG 添加剂可以有效钝化钙钛矿的Pb2+缺陷位点，包覆的PC61B-TEG 界面也显著增强了载流子传输能力。最后，改性器件的最佳PCE 为23.34%，这也是迄今为富勒烯衍生物添加剂制备PSCs 的最高认证效率。

将添加剂引入钙钛矿吸光层进行组分调控的另一种方法是通过反溶剂工程。反溶剂是一类溶于钙钛矿前驱体溶剂同时与钙钛矿盐不溶的非极性溶剂，在调控钙钛矿薄膜的表面形貌和结晶特性中起着重要作用［72］。反溶剂工程提供了一种实用的方法来改善钙钛矿层载流子非辐射复合问题并尽可能抑制其缺陷，但在钙钛矿层上滴加反溶剂会导致快速且不可控的结晶过程并产生大量晶界和表面缺陷。CHOI H 等［73］首次合成了茚达二噻吩基小分子（Indacenodithieno［3，2-b］thiophene，IDTT-ThCz），并将其作为反溶剂添加剂引入钙钛矿中辅助结晶，如图8（a）。他们在工作中指出IDTT-ThCz 中的路易斯基原子可以与钙钛矿前驱体中的Pb2+反应，钝化电子缺陷状态并有效抑制钙钛矿层的降解。同时，由于IDTT-ThCz 独特的p 型半导体特性，PSCs 的电荷提取能力也得到了显着提高。最终制备出PCE 高、热稳定性强的小分子添加剂PSCs。使用该PSCs 制备的器件FF 高达80.4%，最佳PCE 为22.5%。GUO Junjun 等［74］将一种天然小型有机染料靛蓝分子作为钝化剂引入反溶剂中来制备高质量杂化钙钛矿薄膜。如图8（b），他们通过将路易斯碱基靛蓝分子以最佳浓度溶解在氯苯（Chlorobenzene，CB）中处理Cs0.05FA0.85MA0.10Pb（I0.90Br0.10）3钙钛矿薄膜，证明了C=O/—NH 官能团的存在对原始钙钛矿薄膜缺陷的钝化具有显著作用。靛蓝分子中的羰基作为电子对供体可以与钙钛矿表面未配位的路易斯酸Pb2+与Pb-I 反位点缺陷相互作用，氨基可以与I-位点相互作用。此外，靛蓝分子与钙钛矿表面之间的氢键可以抑制离子迁移，进一步钝化钙钛矿薄膜缺陷。经过靛蓝钝化的PSCs 的最佳PCE 从20.18%提高到23.22%。

图8 用于反溶剂工程中的不同钝化策略及制备过程Fig.8 Different passivation strategies and preparation processes for antisolvent engineering

3.3 掺杂剂工程

将钝化剂直接引入钙钛矿前驱体溶液中的添加剂工程虽然可以降低薄膜陷阱态密度并抑制载流子非辐射复合，但是这种钝化策略存在将杂质引入钙钛矿晶体中的风险，这些杂质会影响钙钛矿晶体的长程有序结构［75］。因此，研究人员将钝化位点转向与钙钛矿层紧邻的载流子传输层，对载流子传输层进行单质掺杂的掺杂剂工程可以促进载流子传输速率，调节界面间能级壁垒，进一步钝化钙钛矿薄膜缺陷，控制钙钛矿薄膜结晶过程并提高结晶度。

TiO2作为平面n-i-p 结构PSCs 的传统ETL 之一，最大缺点就是电子迁移率较低，这极大地限制了器件的性能参数。通过掺杂过渡金属来改变TiO2的电子能带结构和陷阱态极有助于提高器件的电荷传输性能。MO Hongbo 等［76］开发出一种快速一步激光辅助掺杂工艺将过渡金属Ta 掺杂进TiO2ETL，诱导TiO2薄膜从其无定形前体结晶到锐钛矿相（图9）。通过最佳激光工艺处理后的TiO2薄膜的导电性和电子传输能力得到改善，薄膜表面高浓度的Ti3+缺陷得到有效抑制，以Ta-TiO2ETL 为衬底的钙钛矿薄膜具有良好的覆盖率和结晶度，同时降低了载流子非辐射复合。最终基于Ta-TiO2ETL 的PSCs 实现了18.34% 的最佳PCE。

图9 在TiO2中掺入Ta 并使TiO2薄膜从无定形前驱体结晶至锐钛矿相的一步式激光工艺图［76］Fig.9 One-step laser process of doping Ta into TiO2 and crystallizing TiO2 film from amorphous precursor to anatase phase［76］

SnO2作为新兴的ETL 材料一经报道就因为适应低温溶液处理而备受关注，但由于没有经过高温烧结，SnO2薄膜上存在大量VO缺陷。此外，SnO2纳米颗粒在溶液态下容易形成团聚往往会导致大量的本征缺陷致使薄膜均匀性和结晶度变差。因此，利用不同特性的掺杂剂改性SnO2来钝化表面缺陷使ETL 能够与钙钛矿形成有效接触从而有效减少界面载流子复合。DENG Jidong 等［77］通过在SnO2ETL 中引入多功能掺杂剂2-羟基乙基三甲基氯化铵（2-Hydroxyethyl trimethylammonium chloride，ChCl），开发出了一种分子桥策略来改变n-i-p 结构PSCs 中埋底界面的性质。掺杂剂ChCl 中的多功能分子结构（NH4+，Cl-，-OH）可以作为分子桥来钝SnO2中的缺陷并调节钙钛矿结晶，使钙钛矿薄膜具有更大晶粒和更高均匀性，这有利于抑制非辐射复合和降低电压损耗。此外，如图10（a），预埋的ChCl-SnO2ETL 还表现出了与钙钛矿高度匹配的能级。最终改性器件的最优PCE 从20.0%显著提高到23.07%，VOC高达1.193 V。MA Hongru 等［78］报道了利用一种不对称二铵盐N，N-二甲基-1，3-丙二胺二氢碘化物（N，N-dimethyl-1，3-propanediamine dihydroiodide，DMAPAI2）来钝化SnO2层的策略。他们对改性前后的SnO2ETL 以及钙钛矿层的顶面和底面进行了系统的研究。DMAPAI2中的I-可以通过静电耦合作用钝化SnO2表面的VO从而增强SnO2的电子迁移率并调节能级结构。同时位于DMAPAI2-SnO2表面上的铵阳离子可以通过离子键和氢键与钙钛矿前驱体中的碘化物相互作用来减缓钙钛矿的生长过程，有利于促进均匀成核和生长。基于这一策略，改性器件的最优PCE 从20.78%显著提高到23.20%，如图10（b）。

图10 不同SnO2 ETL 掺杂剂工程的性能表征Fig.10 Performance characterization of different SnO2 ETL dopants

具有高电子迁移率（120 cm2V-1s-1）的ZnO 也是平面p-i-n 结构PSCs 常用的ETL 材料，它拥有优异的光透射率和与TiO2、SnO2近似的导带偏移。然而ZnO 拥有较高的碱度和比其他金属氧化物更高的等电点（Isoelectric Point，IEP），这会使得钙钛矿薄膜中的MA+和FA+快速去质子化，从而增加更多缺陷位点导致界面处形成更高的电荷复合。对此，RAJENDRAN M V 等［79］将溶液处理后的Mn 掺杂进ZnO 用来调整其IEP。如图11，他们发现与原始ZnO（∼9.5）相比，Mn∶ZnO 的IEP（∼8.2）明显降低。同时，他们通过计算发现基于Mn∶ZnO 的PSCs 的陷阱态密度明显降低，这说明Mn 的掺杂降低了ZnO 和钙钛矿薄膜的缺陷，从而确保钙钛矿和ZnO 之间更好的电子传输。最终，Mn 掺杂ZnO 基PSCs 的PCE 从11.7%提高到13.6%，比原始ZnO 基PSCs 提高了约15%。

除ETL 之外，对HTL 进行掺杂钝化也是一种有效提高器件性能的手段。通过掺杂双三氟甲基磺酰亚胺锂（Lithium bis（trifluoromethanesulphonyl）imide，LiTFSI）和4-叔丁基吡啶（4-tert-Butylpyridine，tBP）的Spiro-OMeTAD 被认为是平面n-i-p 结构PSCs 最有效的HTL 材料。然而，LiTFSI/tBP 掺杂Spiro-OMeTAD 的环境导电性较差，不能有效钝化钙钛矿/HTL 界面与钙钛矿晶体缺陷。同时不稳定的HTL 组合物和碘盐会使器件出现严重退化，导致器件性能不稳定。为了进一步增强Spiro-OMeTAD 的稳定性，YANG Heyi 等［80］设计了一种由Spiro 为主链，苯基吡啶-4-胺（Phenylpyridin-4-amin，BD）为端基，寡核苷酸（乙二醇）（Oligo （ethylene glycol），OEG）为侧链的Spiro-BD-2OEG 作为Spiro-OMeTAD 掺杂剂的钝化策略。图12（a）表明Spiro-BD-2OEG 会提供易还原的苯环与tBP 的吡啶基团之间发生强烈的π-π 相互作用，从而进一步抑制tBP 的挥发。同时，Spiro-BD-2OEG 中吡啶的孤对电子与LiTFSI 的Li+结合加速其溶解，这些都有利于抑制形态缺陷并且稳定Spiro-OMeTAD 组合物。Spiro-BD-2OEG 掺杂HTL 薄膜表现出长程有序分子排序和更高的结晶度，有助于与钙钛矿薄膜形成强电子接触并提高稳定性。最终基于Spiro-BD-2OEG@Spiro-OMeTAD HTL 的PSCs 器件取得了24.19%的最优PCE。

图12 用于平面n-i-p 结构PSCs 中不同HTL 掺杂剂工程的性能表征Fig.12 Performance characterization of different HTL dopants in planar n-i-p structure PSCs

相比于经典的Spiro-OMeTAD，聚（3-己基噻吩）（Poly（3-hexylthiophene），P3HT）是平面n-i-p 结构PSCs 中成本更低且更稳定的HTL 材料。然而P3HT 的烷基侧链会直接接触到钙钛矿薄膜导致P3HT/钙钛矿界面处电子接触不良，加剧PSCs 的非辐射复合使得器件PCE 普遍较低。对此，XU Dongdong 等［81］将2-（（7-（4-（双（4-甲基-氧基苯基）氨基）苯基）-10-（2-（2-乙氧基乙氧基）乙基）-10H-吩噁嗪-3-亚甲基）丙二腈（2-（（7-（4-（bis（4-meth-oxyphenyl）amino）phenyl）-10-（2-（2-ethoxyethoxy）ethyl）-10H-phenoxazin-3-yl）methylene）malononitrile，MDN）掺入P3HT 以改善钙钛矿与P3HT 之间的不良接触。MDN 中特有的丙二腈基团中的N 原子可以与钙钛矿表面未配位的Pb 产生静电耦合，有效抑制了Pb0缺陷的产生，此外MDN 中三苯胺基团可以与P3HT 形成π-π 堆积，在钙钛矿/HTL 之间建立电荷传输路径。图12（b）的I-V曲线表明改性后改性后器件的钙钛矿/HTL 界面陷阱态密度降低，非辐射复合得到大幅缓解。最终使用MDN 掺杂的P3HT 作为HTM 实现了22.87%的PCE。

针对于平面p-i-n 结构PSCs 中HTL 的掺杂剂钝化工程在近年来也备受关注。CuSCN 是近年来在平面p-i-n 结构PSCs 中常用的兼具低成本和高稳定性的HTL 材料之一，然而溶液处理后的CuSCN HTL 的电导率较低，不利于PSCs 器件空穴的提取与传输。为了提高CuSCN 的电导率，SUN Jingsong 等［82］将正丁基碘化铵（n-butylammonium iodide，BAI）掺杂到CuSCN 前驱体中来优化其p 电导率。BAI 可以有效地与CuSCN 中的Cu2+络合以实现对钙钛矿活性层的完全覆盖，此外络合作用有助于在CuSCN HTL 中产生更多的Cu 空位，使得CuSCN 薄膜的空穴浓度和p 电导率显著提高。同时改性后CuSCN 的高空穴提取率抑制了HTL/钙钛矿界面处的非辐射复合，实现了较高的器件稳定性。最终，改性PSCs 实现了19.24% PCE，在空气环境中表现出优于控制器件的稳定性。

3.4 性能提升策略最新进展

表1 总结了近一年来钝化剂在不同策略中的研究进展，并归纳了改性前后PSCs 器件的光电参数的变化，为今后PSCs 从业者选取合适钝化材料提供参考。

表1 过去一年中在不同PSCs 钝化策略中的钝化剂以及钝化前后的性能对比Table 1 The passivators used in different PSCs passivation strategies in the past year and the performance comparison before and after passivation

4 PSCs 的商业化挑战与展望

目前，PSCs 的最优PCE 已经达到了商业化太阳能电池的指标，同时因其制作工艺简单、成本低廉等优点在未来有很大的发展潜力。但是PSCs 实现大规模商业化仍然面临着稳定性差、Pb 毒性泄露、大面积组件效率低等问题。

太阳能电池收集太阳能以产生光生载流子，然后将其收集并传输到外部电路中以产生电能。因此，商业上要求PSCs 在器件操作期间应该至少是稳定的，操作稳定性决定了其实际使用时的设备寿命［117］。但是在实验室操作过程中，已有报告指出，置于室温环境下的PSCs 器件效率会随着时间的增加而衰减［118］。这是由于卤化物钙钛矿暴露在空气环境下很容易发生降解，不可避免地会导致材料分解、组分损失、晶格坍塌、相变等，从而导致器件失效。尤其是在混合钙钛矿中，由于离子迁移的活化能较低，离子组分在外部刺激下很容易迁移，导致离子出现再分散甚至相分离的糟糕状况［119-121］。此外，钙钛矿中的许多点缺陷也随着离子迁移而发展，如空位、间隙、反位缺陷等，这都会恶化PSCs 在各种环境下的长期稳定性［122］。PSCs 的不稳定性导致它的效率检测相比晶硅太阳能电池更加困难。因此提高PSCs 的内在稳健性以实现满足商业要求的操作稳定性是亟需解决的问题。

除了稳定性略显不足之外，现阶段高效率的PSCs 器件中几乎都含有Pb 元素。在高湿度下的钙钛矿通过不同的中间相降解会最终分解成有毒的PbI2［123-124］。除了水和氧之外，PSCs 的光伏性能在紫外线照射下也会显著降低，这也可能会导致器件结构坍塌。在外部刺激的协同影响下，钙钛矿最终会降解为Pb 元素。如果水参与这一过程，降解将进一步加速。降解后的Pb 以Pb2+和Pb0的形式存在，这主导了Pb 泄漏动力学［125］。Pb 毒性的风险使人们对其商业应用产生了质疑，Pb 污染的土壤会影响植物的生长，污染的水环境会影响鱼类和其他水生动物的健康。铅最终会通过日常饮食在人体内积累，损害中枢神经系统，引发心血管疾病［126-128］。只有铅泄漏风险能够控制在一定范围内，PSCs 的商业应用才能被认为是安全可靠的。在目前的研究中，PSCs 在长期运行后的降解是不可避免的，因此预估Pb 泄漏风险和避免进一步污染是至关重要的。

另一个制约PSCs 大规模商业化的瓶颈是大面积制备工艺还有待改进。目前在实验室内制备出的高效率PSCs 器件尺寸一般不超过1 cm2，未能达到商业化水平，尽管有不少研究者在不断提高大面积PSCs 的器件效率与稳定性方面取得了一些进展［129-131］，但仍与硅太阳能电池存在差距，这是由于大面积高质量钙钛矿薄膜的沉积较难实现。在实验室中最常使用的溶液旋涂法虽然操作简单且成膜速度快，但与工业化生产难以兼容，无法满足PSCs 大面积工业化生产的要求。目前工业上使用的大面积PSCs 薄膜制备方法包括刮涂法［132］、狭缝涂布法［133］、喷墨印刷法［134］、丝网印刷法［135］、软膜覆盖法［136］等，但均存在一定的问题。此外，未来产业化生产每年需求的模组预计将达到数百万平方米，所以改进大面积钙钛矿薄膜制备工艺和提高制备薄膜工艺速度对于降低成本至关重要，更加高效的工艺路线的确定对于PSCs 大规模商业化来说是必不可少的。

上述问题的解决必将推动单结PSCs 的商业化进程。除了单结PSCs 外，多结叠层PSCs 是现阶段钙钛矿电池商业化最成熟的发展方向，其中研究焦点是钙钛矿/钙钛矿叠层。近期南京大学谭海仁教授团队在全钙钛矿叠层PSCs 领域取得的最新研究成果，制备的全钙钛矿叠层器件效率已超越传统晶硅电池，达到28.0%［137］。近年来，我国在全钙钛矿叠层商业化领域发展势头迅猛。2023 年2 月，全球首条全钙钛矿叠层光伏组件研发线在中国江苏正式投产，标志着全钙钛矿叠层PSCs 进入新阶段。叠层钙钛矿电池发展至今，通过科研界和产业界的共同努力，在效率已有所突破，但高成本以及稳定性问题亟待解决。

5 结论

PSCs 这种光伏技术自2009 年问世以来发展迅速，在能源收集和转化中发挥了重要作用，并且具有很大的发展潜力。本文依次讨论了钙钛矿的结构与性质、PSCs 的工作机理和常见的器件结构变化、PSCs 器件性能提升的策略以及制约PSCs 大规模商业化的瓶颈。尽管单结PSCs 已经实现了26%的高PCE，但距离肖克利-奎伊瑟（S-Q）理论极限（30.5%）仍有进一步改进的空间。目前报道的大多数高效率PSCs 的JSC几乎接近理论值，而VOC和FF 仍低于理论值，因此迫切需要合理制定提高VOC和FF 的策略用于进一步增强PCE。此外，对钝化机制的理解不够深入，很大程度上可能是由某些钝化剂的多功能性、所讨论系统的整体复杂性以及实验技术的有限性所导致的。如果不能精确辨别各种类型的缺陷以及它们的浓度，就很难在钙钛矿薄膜制造工艺中实现高效钝化，这可能是限制PSCs 缺陷钝化的最大挑战。随着越来越多研究人员加入到提升PSCs 器件性能的工作中，如果可以解决稳定性差、Pb 毒性泄露、大面积模组效率低等问题，钙钛矿PSCs 将会更快实现商业化的应用。