钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高光电转换效率、低成本的制备工艺和广泛的应用潜力，成为太阳能领域的研究热点。然而，钙钛矿太阳能电池的稳定性问题仍然是其商业化的主要障碍。钙钛矿材料在光照、热和电场等条件下，易发生化学反应，导致Pb-I键断裂，产生挥发性碘（I₂）和金属铅（Pb⁰），会严重影响器件的效率和稳定性。兰州大学曹靖教授课题组近年来研究工作集中在：卟啉/酞菁配合物设计及在钙钛矿太阳能电池中的应用研究。

近日，兰州大学曹靖教授团队设计并成功合成了具有氧化还原活性的八乙基镍卟啉超分子（NiOP），将其修饰在钙钛矿薄膜中，NiOP超分子不仅能有效固定由卤化物氧化过程中产生的挥发性碘，减少了碘的挥发损失，避免了钙钛矿材料的降解；还能够作为氧化还原剂再生钙钛矿中的铅和碘等元素，从而修复电池中的缺陷和杂质，进一步提高了电池的稳定性和长效性能。这种新型卟啉超分子材料的引入，使得钙钛矿太阳能电池的性能得到了显著提升，尤其是在长期稳定性和抗衰减方面表现优异。实验数据显示，采用NiOP超分子的电池器件在高温、湿气和光照等恶劣环境下的性能衰退明显减缓，显著延长了电池的使用寿命。这一突破性进展为钙钛矿太阳能电池的大规模商业化应用提供了强有力的技术支撑，也为提高光伏材料的稳定性和效率提供了新的思路。相关工作近日发表在Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.202418834。

NiOP是由三个扭曲的卟啉单元组成的碗状结构，进而通过额外的弱分子间相互作用扩展为三维网状结构。理论计算表明，碘的吸附主要发生在由三个扭曲卟啉单元形成的碗状结构内，以及相邻碗状结构之间的空间中。NiOP中心的Ni位点对碘分子表现出最负的吸附能，表明中心Ni位点对碘分子具有最强的吸附能力。

通过实验证明NiOP可以快速有效地固定碘，并将碘单质和Pb⁰转化为PbI₂。从而通过有效管理碘和铅相关缺陷来提高钙钛矿光伏性能。

通过对钙钛矿薄膜分析发现引入NiOP不会改变钙钛矿相的结晶度并在钙钛矿薄膜中原位成功形成了NiOP超分子，且主要分布钙钛矿薄膜晶界处。

进一步通过实验分析，评估NiOP超分子对钙钛矿晶界电荷传输能力的影响。结果表明引入NiOP超分子有效钝化了晶界缺陷，并促进空穴提取和传输。

电荷传输的机制研究表明具有独特结构的NiOP超分子表现出优异的空穴传输性能，是空穴传输的主要途径。

最终，基于NiOP制备的钙钛矿太阳能电池器件展现出优异的光电转换效率与稳定性。并抑制钙钛矿太阳能电池中碘和铅的释放。该方法突显了卟啉超分子在显著提高钙钛矿光伏稳定性和效率方面的潜力。