硕士研究生韩传帅在Angew.Chem. Int. Ed.上发表研究论文
时间: 2024-12-17 发布者: 文章来源: 苏州大学可穿戴能源与智能光电器件实验室 审核人: 浏览次数: 18

甲脒铅卤化物(FAPbI3)因其带隙接近肖克利-奎塞尔极限(1.48 eV),在高效钙钛矿太阳能电池(pero-SC)中具有很高的应用前景。FAPbI3钙钛矿通过碘化铅(PbI2)和碘化甲脒(FAI)之间的反应形成,产生非光活性黄色δ相或黑色α相。通常,由于PbI2FAI之间的高反应速率,钙钛矿薄膜在退火初期在优先形成δ-FAPbI3,即使在热退火后也仍然存在。这些δ相杂质充当缺陷,对和器件的性能和长期稳定性造成负面影响。此外,PbI2FAI的高反应速率导致钙钛矿薄膜的快速生长,最终导致薄膜中晶粒尺寸较小。因此,延缓PbI2FAI之间的反应对于提高FAPbI3钙钛矿薄膜的质量至关重要。

本文创新性地提出分子“推进器”的概念,通过引入一种具有三个羰基和一个C--I+键的高价碘(III)化合物13-二甲基-5-(苯基λ3-碘亚基)嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(DPIPT),对钙钛矿薄膜生长动力学进行程序化调节。具体如下:Step 1. DPIPT中的三个羰基与PbI2存在强配位作用,能够有效减缓FAIPbI2之间的反应速率,防止室温下δ-FAPbI3的形成;Step 2.在薄膜退火过程中,随着温度的升高,DPIPT中的C--I键断裂,生成易挥发的碘苯(IB)以及不可挥发的富电子的卡宾化合物1,3-二甲基嘧啶-5-亚基-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(DPYT)。易挥发的IB与薄膜内部残留的溶剂DMSO会形成共沸物,携带DMSO从薄膜底部逸出,促进钙钛矿生长,消除薄膜底部的空隙;Step 3.另外一个分解产物——富电子的卡宾化合物DPYT,能够有效钝化薄膜内部未配位的Pb2+缺陷,并锚定在晶界上而不会发生迁移扩散。最终,获得了相纯度高、致密、低缺陷的高质量钙钛矿薄膜。在0.0621.004-cm²pero-SC中分别实现了高达26.06%(认证为25.79%)和24.65%的光电转化效率

原文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202419726