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ChemSusChem:胶体偶联CsPbI3制备高稳定全无机钙钛矿太阳能电池2023-02-25
华中科技大学王鸣魁课题组报道了一种胶体偶联的方法,用于制备高质量高稳定性的α相CsPbI3全无机钙钛矿薄膜。

全无机钙钛矿CsPbI3光学带隙合适(~1.7 eV),是太阳能电池理想材料,有望在叠层太阳能电池技术中得到应用,是新型光伏技术领域的研究热点。但是,由于构成材料的三种无机离子半径的约束作用,具有高光吸收能力的立方结构α相CsPbI3材料在室温环境中自发转变为非钙钛矿相的δ相CsPbI3,严重限制了该材料在光伏技术中的研究进展。

工业生产广泛使用含磷盐与铅离子的强化学作用力,实现对Pb2+离子的吸附和沉淀,解决土壤中铅污染的问题。因此,利用磷盐与钙钛矿材料中Pb2+的作用,可望提升材料在常温条件下的结构稳定性。本文在充分考虑不同磷盐分子结构后,首次提出并优选五氯化磷(PCl5)作为全无机钙钛矿CsPbI3前驱体溶液中的添加剂。研究发现,PCl5作为胶体偶联剂,通过P-Pb之间强化学作用力,有效增加了前驱体溶液中CsPbI3团簇的尺寸,从而减缓了在退火过程中材料的结晶速度,实现了CsPbI3大晶粒生长。理论计算结果表明,薄膜中五价磷促进[PbI6]4-八面体框架与铯阳离子的结合,增加了[PbI6]4-八面体旋转的能量势垒,在一定程度上避免了由于该八面体旋转造成的晶体取向紊乱,因此,晶格结构稳定性得到了增强。利用高质量、高稳定性的α相CsPbI3全无机钙钛矿薄膜制备太阳能电池器件,光电转换效率高达17.85%。器件在N2气氛中500 小时后仍保持其初始效率的80%以上。

 

 

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文信息

Fabrication of High-Quality CsPbI3 Perovskite Films with Phosphorus Pentachloride Additive for Highly Stable Solar Cells

Wanpeng Yang, Haixuan Yu, Dr. Letian Dai, Zhiguo Zhang, Anjie Gu, Huaxia Ban, Dr. Qiang Sun, Dr. Shuangyin Chen, Prof. Yan Shen, Prof. Mingkui Wang

文章通讯作者为王鸣魁

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202202061

 

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