金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于其高效率、低成本和可溶液加工等特点备受关注。短时间内，光电转换效率(PCE)从3.8%迅速攀升至26.0%。然而，迄今为止报道的所有最高效率的PSCs都是基于有毒的铅基(Pb)钙钛矿，这将引起一些公众的担忧，例如对环境生态系统的潜在破坏和对人类健康的不利影响。毫无疑问，这些致命的问题将阻碍钙钛矿光伏技术走向实际应用和商业化。在众多无铅钙钛矿中，锡(Sn)钙钛矿由于其优异的光电性能和有望接近理论Shockley-Queisser效率极限的巨大潜力，引起了国内外研究者们的巨大兴趣。然而，目前Sn基 PSCs与Pb基PSCs之间仍存在巨大的PCE差距，特别是前者的开路电压(V_oc)损失显著(通常> 0.5 V)。显然，对于Sn PSCs来说，同时确保高V_oc (> 1V)和PCE(> 14%)仍然是一个难题。

近日，中山大学吴武强教授团队首次报道了一种协同的“电子和缺陷补偿，EDC”策略，通过掺入少量的异价金属卤化物来同时调节锡钙钛矿的电子结构和缺陷分布。因此，Sn钙钛矿的掺杂水平从重p型变为弱 p 型（即费米能级上移 ~ 0.12 eV），从而明显降低了界面电荷提取的势垒，有效地抑制了整个钙钛矿薄膜和相关界面的电荷复合损失。采用电子和缺陷补偿技术修饰的器件实现了14.02%的冠军效率，比对照器件的效率(9.56%)提高了约46%。值得注意的是，冠军器件达到了创纪录的 1.013 V 电压，开路电压损失降低至 0.38 eV，缩小了与铅基钙钛矿太阳电池（~ 0.30 V）的差距。这项工作为最大限度地减少Sn钙钛矿相关光电器件的非辐射重组损失提供了一个全新视角。

Sn钙钛矿的严重p型自掺杂和能量紊乱通常是由Sn²⁺自发氧化为Sn⁴⁺引起的，其中锡空位缺陷V_Sn作为电子陷阱，导致严重的非辐射复合损失。加入三价金属卤化物作为电子和缺陷补偿剂，可以在导带最小值(CBM)附近提供额外的电子态，并减少Sn钙钛矿带尾态的缺陷密度，从而有效削弱Sn钙钛矿的重p型自掺杂特性。在钙钛矿层和相邻电荷传输层(即HTL/钙钛矿/ETL界面)之间实现有利的界面能带对准，以加速载流子的提取和收集，极大地减少了非辐射复合损失，并将V_oc提高了~140 mV，优于其他已报道的单一功能添加剂或还原剂。

值得一提的是，EDC化学修饰策略在结晶动力学调节、能级修饰和缺陷补偿等方面具有全方位优势，可以形成具有优化形貌、均匀性好、结晶度高和缺陷密度低的高质量Sn钙钛矿膜。最终，基于EDC化学修饰策略制备得到的Sn基PSCs效率实现了超过14%的光电转换效率，具有1.013V的记录V_oc，对应0.38 V的超低电压损失。同时，该目标器件显示出优异的长期稳定性，在N₂环境中储存1500小时后，仍能保持其初始PCE的近96%。