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Angew. Chem. :鉛螯合中間相用于空氣環境制備純相FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池2024-09-03
甲脒鉛碘(FAPbI3)鈣鈦礦是目前制備高性能鈣鈦礦光伏器件的主要原料之一。然而,光活性α-FAPbI3相以亞穩態存在,只能在高溫下觀察到,并且很容易在空氣環境中降解為非光學活性的δ相。因此,在空氣環境種獲得穩定的α-FAPbI3是一個嚴峻的挑戰。

近日,中科院化學所宋延林研究員,鄭州大學張懿強教授和李鵬偉副研究員提出了一種在空氣環境中將碘化鉛有效轉化為α-FAPbI3鈣鈦礦的方法。引入螯合分子與碘化鉛相互作用形成中間相,由于反應途徑改變導致形成勢壘減少。這種鉛螯合中間相在有機陽離子溶液沉積后直接轉變為α-FAPbI3,有效地避免了δ-FAPbI3的形成。因此,空氣環境制備的FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池表現出25.08%的光電轉換效率,且未封裝的器件表現出優異的環境穩定性。

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相比于具有單磷酸基團的甲基磷酸二乙酯(DMP),具有雙磷酸基團的亞乙基二磷酸四乙酯(TEP)與碘化鉛之間具有更強的相互作用。由于該強相互作用力的存在,TEP可以和碘化鉛形成鉛螯合中間相。

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由于鉛螯合中間相的存在,可以使α-FAPbI3形成勢壘減少,在有機陽離子溶液沉積后由鉛螯合中間相直接轉變為α-FAPbI3,避免了δ-FAPbI3的形成。

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通過該方法在空氣環境中制備的FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池實現了25.08%的光電轉換效率和1.19 V的高開路電壓。未封裝的器件在40%的相對濕度下放置1900小時仍然可以保持初始效率的92%。該研究為空氣環境制造FAPbI3鈣鈦礦光伏器件提供了一種新策略。

文信息

Lead-Chelating Intermediate for Air-Processed Phase-Pure FAPbI3?Perovskite Solar Cells

Shiheng Wang,?Zhipeng Miao,?Jing Yang,?Zhenkun Gu,?Pengwei Li,?Yiqiang Zhang,?Yanlin Song

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202407192

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