介绍
2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐（BEPBF₄）是一种新型功能化离子液体，其分子结构兼具阳离子缺陷钝化能力与阴离子界面调控功能。能够用于解决SnO₂电子传输层（ETL）与钙钛矿吸收层间普遍存在的氧空位、阳离子迁移及能带失配等问题。
2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐
结构
2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐的分子结构由阳离子（2-溴-1-乙基吡啶阳离子，BEP⁺）与阴离子（四氟硼酸根，BF₄⁻）构成，二者通过静电作用结合，形成稳定的离子液体结构，BEP⁺阳离子含吡啶环（富电子芳香环）与乙基、溴原子取代基。吡啶环上的氮原子可作为氢键受体，与钙钛矿中的甲脒阳离子（FA⁺）、甲胺阳离子（MA⁺）形成强氢键作用，抑制阳离子迁移；溴原子的电负性则可调节阳离子的电子云分布，增强与阴离子空位的结合能力。BF₄⁻阴离子含四个氟原子（强电负性），其氟原子可与SnO₂表面的欠配位Sn原子（氧空位位点）形成配位键，同时氟的高电负性可优化界面电子云密度，促进电子传输。易溶于极性质子溶剂。
应用
在SnO₂/钙钛矿界面的修饰机制
SnO₂/钙钛矿界面是PSCs中电荷传输与复合的关键区域，其缺陷（氧空位、阳离子空位、阴离子空位）与能带失配会导致载流子复合损失增加、器件效率下降。BEPBF₄通过钝化SnO₂氧空位、抑制钙钛矿阳离子迁移和双重离子填充钙钛矿空位三重协同机制实现界面优化。
SnO₂表面的氧空位（OV）是主要电子陷阱位点，会捕获传输中的电子并导致非辐射复合。通过X射线光电子能谱（XPS）证实：2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐修饰后，SnO₂的O1s光谱中氧空位峰（OV）与晶格氧峰（OL）的面积比（Rov）显著降低，BF₄⁻中的氟原子与SnO₂表面的欠配位Sn原子形成配位键（Sn-F），有效填充氧空位。此外，XPS的F1s光谱在685.35eV处出现特征峰，氟原子在SnO₂表面的存在。
2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐中BEP⁺的吡啶环可与FA⁺/MA⁺的N-H键形成强氢键，通过空间位阻与静电作用捕捉阳离子，减少其迁移速率。XRD数据显示：1000hambient储存后，BEPBF₄修饰的钙钛矿中PbI₂与钙钛矿的峰面积比为1.8:1，远低于pristine器件的2.8:1，阳离子迁移得到有效抑制。
钙钛矿底部（与SnO₂接触侧）易形成阳离子空位（FA⁺/MA⁺缺失）与阴离子空位（I⁻/Br⁻缺失），这些空位会成为载流子陷阱。2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐的BEP⁺可填充阳离子空位，BF₄⁻可填充阴离子空位，形成空位-离子互补结构。通过空间电荷限制电流（SCLC）测试发现：BEPBF₄修饰后，器件的陷阱填充极限电压（VTFL）从0.21V降至0.13V，陷阱密度（Ntrap）从1.61×10¹⁵cm⁻³降至0.99×10¹⁵cm⁻³，界面陷阱密度显著降低。
机制
优化电子传输路径
SnO₂与钙钛矿的能带匹配度直接影响电子从钙钛矿到SnO₂的提取效率。2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐修饰后，SnO₂的功函数从4.32eV降至4.22eV，更接近钙钛矿的价带顶（VBM），减少电子传输的能量壁垒；SnO₂的禁带宽度（Eg）从3.84eV降至3.82eV，结合VBM计算得出CBM从4.10eV降至4.02eV，与钙钛矿的CBM（4.02eV）完全匹配，消除了界面电子传输的能带失配，促进电子快速转移。
诱导钙钛矿晶粒生长
2-溴-1-乙基吡啶四氟硼酸盐的界面吸附作用可作为钙钛矿结晶的晶种位点，诱导晶粒生长并减少晶界缺陷。X射线衍射（XRD）数据显示BEPBF₄修饰后，钙钛矿在14.12°（钙钛矿特征峰）的峰强度显著升高，而在12.63°（PbI₂特征峰）的峰强度降低，钙钛矿结晶度提升、非晶相减少；BEPBF₄修饰的钙钛矿晶粒尺寸更大，晶界数量减少，从而降低晶界处的载流子复合[1]。
参考文献
[1]M. T ,Dewi A H ,Xizu W , et al.Buried interface defects 2-bromo-1-ethylpyridinium tetrafluoroborate passivates tin oxide layer for high-performance planar perovskite solar cells[J].Materials Today Energy,2024,41101514-.