2. BBF含有路易斯酸(电子受体)和路易斯碱(电子供体)可同时与钙钛矿薄膜表面和晶界处的FA⁺、MA⁺、Pb2⁺阳离子和I⁻阴离子相互作用，有效地钝化和减少FA⁺、MA⁺空位和Pb相关缺陷，并阻止I⁻离子的迁移。

3. BBF修饰后的钙钛矿太阳电池光电转换效率达到23.24%，并表现出优异的空气、光和热稳定性。

研究表明在钙钛矿前驱体溶液中引入1.5 mg/ml的BBF后可带来四方面的积极作用：1) BBF的引入可延缓钙钛矿结晶速率从而显著改善薄膜结晶质量；2) BBF含有路易斯酸与路易斯碱官能团，实现钙钛矿晶界与表面中阴阳离子缺陷的同步钝化，并阻止I⁻离子的迁移；3) 钙钛矿表面梯度分布的BBF调整了钙钛矿表面的电子特性，优化了器件的能级匹配；4) BBF中的BF₃增加了钙钛矿薄膜的疏水性，提高器件的稳定性。最终钙钛矿太阳电池光电转换效率达到23.24%，迟滞效应减弱。

图1. (a) 不添加或添加1.5 mg/mL BBF的钙钛矿前驱体薄膜在60°C/100°C退火温度下不同退火时间照片；(b) FAI与BBF前驱体薄膜变温红外光谱图；(c) PbI₂与BBF前驱体薄膜的变温红外光谱图。

利用X射线光电子能谱(XPS)，FTIR，核磁共振(NMR)探究BBF与MAI和FAI相互作用。当BBF添加到MAI和FAI前驱体薄膜中，如图2a，b所示，N 1s轨道向高结合能方向移动，图2c, d中，N-H伸缩振动峰向低波数方向移动，图2e-h中1H，1⁹F，11B均向高化学位移移动，表明F与MAI和FAI之间存在相互作用力形成氢键(N-H···F)，BBF和FAI/MAI之间新形成的氢键可以减弱质子对屏蔽作用，导致共振向一个较低的磁场移动，对应较高的δ值。

图2. 未添加或添加BBF的MAI薄膜的(a) N 1sXPS能谱图和(c) FTIR光谱图；未添加或添加BBF的MAI溶液的(e) 1H，(g) 1⁹F，(i) 11B NMR图谱；未添加或添加BBF的FAI薄膜的(b) N 1s XPS能谱图和(d) FTIR光谱图；未添加或添加BBF的FAI溶液的(f) 1H，(h) 1⁹F，(j) 11B NMR图谱。

III BBF与MAI/FAI的相互作用

图3. 未添加或添加BBF的PbI₂薄膜(a) I 3d与Pb 4f XPS能谱图；(b) FTIR光谱图；(c) 1H，1⁹F，11B NMR图谱。

图4. 具有不同浓度BBF添加剂的钙钛矿薄膜(a) 表面SEM图；(b) AFM图；(c) 粒径分布统计图；(d) 接触角。

IV BBF对钙钛矿膜的改性效果

为深入了解钙钛矿薄膜的质量和载流子动力学，包括BBF浓度对钙钛矿层到Spiro-OMeTAD光激发载流子传输行为的影响，测量了稳态荧光(PL)和时间分辨荧光(TRPL)。图5b与图5c展示了基于玻璃/钙钛矿结构的PL和TRPL图谱，如图所示，PL强度和TRPL寿命随着BBF浓度的增加而增加，并在1.5 mg/ml时达到最优，表明BBF的引入可以显著改善薄膜质量，有效抑制非辐射复合。图5d与图5e展示了基于玻璃/钙钛矿薄膜/空穴传输层结构的PL与TRPL图谱，结果表明BBF添加剂既能改善钙钛矿界面上的载流子转移，又能减少钙钛矿的非辐射复合，这与BBF的梯度分布可以调节钙钛矿表面能带结构有关。通过SCLC(图5h,图5i)估算了钙钛矿薄膜的缺陷态密度，添加BBF与未添加BBF的钙钛矿薄膜的缺陷态密度分别为5.87×101⁵ cm⁻3和8.67×101⁵ cm⁻3，缺陷态密度的降低表明BBF的引入可以有效钝化钙钛矿层的缺陷，减少载流子非辐射复合损失，有利于器件填充因子的提升。

图5. (a) PL测试结构示意图(玻璃/钙钛矿)；(b) 钙钛矿薄膜稳态荧光光谱图；(c) 钙钛矿薄膜时间分辨荧光光谱图；(d) PL测试结构示意图(玻璃/钙钛矿/Spiro-OMeTAD)；(e) 玻璃/钙钛矿/Spiro-OMeTAD稳态荧光光谱图；(f) 玻璃/钙钛矿/Spiro-OMeTAD时间分辨荧光光谱图；(g) 暗态I-V曲线测试结构示意图；(h) 未掺杂(i) 掺杂BBF添加剂器件暗态I-V曲线图。

V BBF添加剂对器件性能的影响

图6. (a) PSC器件结构示意图；用未添加或添加BBF的PSCs(b) 能级图；(c) J-V曲线；(d) 外量子效率图；(e) 最大功率点稳态输出图；(f) Mott-Schottky图；(g) 开路电压对光强依赖性；(h) 暗态I-V图；(i) 阻抗图。

VI BBF添加剂对器件稳定性的影响

图7. 未添加或添加BBF的钙钛矿器件(a) 空气稳定性；(b) 钙钛矿薄膜空气环境下老化2880 h的XRD谱图；(c) 钙钛矿器件的光照稳定性；(d) 钙钛矿器件的热稳定性；(e) 钙钛矿薄膜85℃老化100 h的XRD谱图。

Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc)，包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、PubMed Central、DOAJ、CSCD、知网、万方、维普、超星等数据库收录。2020 JCR影响因子IF=16.419，在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前10%)。2020 CiteScore=15.9，材料学科领域排名第4 (4/123)。中科院期刊分区：材料科学1区TOP期刊。全文免费下载阅读(http://springer.com/40820)，欢迎关注和投稿。