中国科学院物理研究所孟庆波课题组：基于铅-卤加合物重构钙钛矿界面的高效FAPbI3太阳能电池

Original 中国科学：化学中国科学化学 2022-06-22

中国科学院物理研究所孟庆波研究员、李冬梅研究员，南开大学李红时副研究员等基于铅-卤加合物实现钙钛矿界面重构，获得了23.89%（稳态23.7%）的高效率钙钛矿太阳能电池。

卤化物钙钛矿的大量缺陷态限制了钙钛矿太阳能电池的界面稳定性和开路电压。为了寻找最优的钝化策略，中国科学院物理研究所孟庆波研究员、李冬梅研究员，南开大学李红时副研究员等研究了多种溴化物季铵盐（QABs）（图1）对于钙钛矿界面钝化作用，发现了溴-碘取代反应和加合反应重构钙钛矿界面。研究结果表明，长链QABs（单链碳长度大于等于12）将与钙钛矿界面发生溴-碘交换的取代反应；而短链QABs（单链碳长度小于等于8）将与钙钛矿界面发生加合反应，形成铅-卤加合物界面（经常被称作低维度钙钛矿）。基于重构界面，作者进一步研究了钙钛矿薄膜稳定性、疏水性、结晶度等。利用四正辛基溴化铵重构钙钛矿界面所形成的铅-卤加合物有效修复了钙钛矿/空穴传输层界面，抑制了非辐射复合，载流子寿命超过了10 μs。在此基础上，钙钛矿太阳能电池反扫效率23.89%，稳态效率23.7%，在工作条件下200 h保持初始效率的86%。值得一提的是，将这种铅-卤加合物制成粘性固体材料初步封装电池器件，在水中放置一段时间后，器件仍能保持初始效率。（图2）

图1 多种溴化物季铵盐的XRD图

图2 基于铅-卤加合物重构钙钛矿界面的高效FAPbI₃太阳能电池性能

详见：Li H, Liu Z, Chen Z, Tan S, Zhao W, Li Y, Shi J, Wu H, Luo Y, Li D, Meng Q. Reconfiguring perovskite interface via R₄NBr addition reaction toward efficient and stable FAPbI3-based solar cells. Sci China Chem, 2022, 65(6): 1185-1195

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