在国内外学术界和产业的共同努力下，单结有机无机杂化钙钛矿太阳电池的认证效率已经超过26%，这充分显示出钙钛矿太阳电池具有很好的应用前景。然而在制备钙钛矿薄膜过程中不可避免地会产生大量缺陷，这些缺陷作为非辐射复合中心会影响钙钛矿太阳电池的光伏性能。目前有研究将硫脲及其衍生物应用于钙钛矿电池，通过调节钙钛矿薄膜的结晶速率和钝化其结构缺陷，实现了钙钛矿薄膜质量和光伏性能的大幅度提高。研究硫脲衍生物异构体的分子构型与钙钛矿薄膜质量的内在关系有助于明确分子内各基团对不同缺陷的钝化效果，为设计具有更加优异钝化性能的新型材料提供借鉴。

近日，陕西师范大学刘治科教授、刘生忠教授和成都理工大学段玉伟副研究员筛选了两种硫脲衍生物异构体分子来研究分子构型对钙钛矿太阳电池性能的影响，明确了不同分子结构对各种缺陷的钝化效果，筛选出了具有协同钝化功能的硫脲衍生物异构体，基于这种新型钝化材料制备出具有25.71%光电转换效率和优异光照稳定性的杂化钙钛矿电池，该工作为筛选新型异构体钝化材料和制备高效钙钛矿电池提供了重要方法。

异构体筛选是区分有机分子中各个官能团具体作用的有效途径之一，通过研究多种硫脲基有机材料，本文设计合成了[(3,5-二氯苯)氨基]硫脲(标记为A T)和N-(3,5 -二氯苯)肼碳硫酰胺(标记为HB)两种异构体，揭示了异构化钝化剂与钙钛矿之间的结构-功能-效果之间的关系。

结晶调控：AT/HB分子的加入能够延缓钙钛矿薄膜的结晶过程，提高钙钛矿晶粒的取向结晶，其中AT分子的调控作用效果显著。

促进电荷传输：能够抑制薄膜中的非辐射符合，延长载流子寿命。

释放残余应力：由于分子构型上的差异，AT分子能够将钙钛矿薄膜中的残余拉应力转变为压应力，提升薄膜的稳定性。

相互作用机理：AT/HB分子的加入能够与钙钛矿之间产生较强的配位作用，如胺（-NH）,C=S，可与钙钛矿中的欠配位Pb²⁺及有机阳离子之间产生相互作用，有效钝化钙钛矿薄膜中的缺陷，减少非辐射复合。

DFT计算：AT分子中的N1 + C=S与钙钛矿中的欠配位的Pb²⁺结合，增加了相对应的Pb空位的形成能，降低薄膜中的缺陷密度。

器件光伏性能：研究发现，在AT/HB分子中，AT分子由于与钙钛矿表现出更强的相互作用，有效降低了薄膜中的缺陷并显著促进了载流子的传输。AT分子在最佳掺杂浓度条件下获得25.71%的光电转换效率及稳定输出。

促进电荷传输：减少器件中的漏电流和串联电阻，增大并联电阻和内建电场，促进载流子传输，降低非辐射复合。

薄膜和器件稳定性：AT掺杂的钙钛矿薄膜在相对湿度为85%的条件下放置13天，仍能够保持黑相；在室温大气环境条件下存储2000小时，AT器件能够保持其初始效率的82.8%；在N₂氛围，85oC的条件下，AT器件在放置360小时后保持其初始效率的90.0%；封装的AT器件在一个太阳光下连续照射1000小时后保持其初始效率的95.2%。

本研究通过筛选硫脲基异构体作为新型添加剂，为制备高效稳定的有机无机钙钛矿太阳电池提供了一条可行的途径。