化学创新稳定了性能最佳的钙钛矿配方

时间：2021-06-11 12:11:38 来源：

钙钛矿是一类由与金属结合的有机材料组成的材料。它们迷人的结构和特性将钙钛矿推向了材料研究的前沿，在那里它们被研究用于广泛的应用。金属卤化物钙钛矿特别受欢迎，正在考虑用于太阳能电池、LED 灯、激光器和光电探测器。

化学创新稳定了性能最佳的钙钛矿配方

例如，钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的功率转换效率在短短十年内从 3.8% 提高到 25.5%，超过了其他薄膜太阳能电池——包括市场领先的多晶硅。

钙钛矿通常是通过在透明导电基板上将各种材料混合和分层制成的，从而产生薄而轻的薄膜。这个过程被称为“化学沉积”，是可持续的并且相对具有成本效益。

但有一个问题。自 2014 年以来，金属卤化物钙钛矿已通过将阳离子或卤化物与甲脒 (FAPbI3) 混合制成。原因是该配方导致钙钛矿太阳能电池的高功率转换效率。但与此同时，FAPbI3 最稳定的阶段是光惰性的，这意味着它不会对光做出反应——这与太阳能收集器应该做的相反。此外，用 FAPbI3 制成的太阳能电池显示出长期稳定性问题。

现在，由 EPFL 的 Michael Grätzel 和 Anders Hafgeldt 领导的研究人员开发出一种沉积方法，可以在保持钙钛矿太阳能电池的高转化率的同时克服甲脒问题。这项工作已发表在《科学》杂志上。

在新方法中，材料首先用硫氰酸甲铵 (MASCN) 或硫氰酸甲脒 FASCN 的蒸气处理。这种创新的调整将光活性 FAPbI3 钙钛矿薄膜转变为所需的光敏薄膜。

科学家们使用新的 FAPbI3 薄膜制造钙钛矿太阳能电池。这些电池显示出超过 23% 的功率转换效率以及长期运行和热稳定性。它们还具有低 (330 mV) 的开路电压损失和低 (0.75 V) 的电致发光开启电压。

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