锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为铅基PSCs的低毒性理想替代品，展现出广阔前景。然而，空气中的O₂不仅会加速前驱体溶液中Sn²⁺向Sn⁴⁺的氧化过程，还会与钙钛矿晶格中的卤素空位紧密结合，导致钙钛矿结构降解以及光生载流子的非辐射复合，严重制约锡基太阳能电池的效率和稳定性。

针对上述挑战，本文通过密度泛函理论计算和非绝热分子动力学模拟揭示了氧酸根阴离子（HCOO⁻, HSO₃⁻ 和 H₂PO₂⁻）的协同作用机制。研究表明，这些阴离子中的氧原子作为Lewis碱位点，可与锡基钙钛矿前驱体SnI₂中强Lewis酸性的锡原子结合形成稳定配合物。界面处的电荷转移使前驱体的HOMO能级加深，电离势增大，从而显著提升其抗氧化性能。此外，这些阴离子能够嵌入钙钛矿晶格内部，抑制超氧阴离子的形成，并削弱碘空位附近Sn 5p轨道的相互作用，进而消除电子缺陷态。非绝热分子动力学模拟进一步表明，这些阴离子可减少激发态载流子弛豫过程中关键能态的波动，降低非绝热耦合强度，其中H₂PO₂⁻钝化体系的载流子寿命延长了15倍以上。

该工作从微观层面阐明了氧酸根阴离子通过Lewis酸碱相互作用实现多功能协同提高锡基钙钛矿性能的机制，为实验设计高效锡基钙钛矿钝化剂及进一步提升光电转换效率提供了理论指导。

氧酸根离子提高锡基钙钛矿性能机理示意图

这一成果近期发表在《Advanced Functional Materials》上，论文第一作者为福州大学化学学院硕士生刘光华，林伟研究员为论文的通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金项目的大力支持。

论文信息：Guanghua Lau, Hongli Xu, Yi Li, Kaining Ding, Yongfan Zhang, Wei Lin^*, “Theoretical Insight into the Oxyacid Anions Boost Tin-Based Perovskite Toward the Oxygen Contamination Avoidance and Charge Carrier Lifetime Extension.” Adv. Funct. Mater. 2025, 2503757. https://doi.org/10.1002/adfm.202503757