Cs4PbI6中間相制備穩(wěn)定的富銫FAxCs1-xPbI3（FA 15%）鈣鈦礦電池
發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 作者：harry 分享到：
在過去的10年中，有機(jī)無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展迅速去，取得了巨大進(jìn)步。然而穩(wěn)定性問題依然嚴(yán)重制約其商業(yè)化進(jìn)程。影響有機(jī)無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性問題主要有四個(gè)方面：1）熱穩(wěn)定性，由于有機(jī)部分熱分解溫度低，導(dǎo)致有機(jī)無機(jī)鈣鈦礦容易熱分解；2）光致離子遷移，鈣鈦礦在光照下回產(chǎn)生離子遷移，導(dǎo)致相變；3）由于離子尺寸問題引起的容忍因子不合適；4）化學(xué)不穩(wěn)定性，在水蒸汽等作用下鈣鈦礦容易分解。采用Cs離子取代有機(jī)部分可以**的解決熱分解問題，并且緩解離子遷移的問題。然而由于Cs離子半徑較小，導(dǎo)致CsPbI3的容忍因子只有0.81，導(dǎo)致鈣鈦礦結(jié)構(gòu)依然存在相不穩(wěn)定性，在空氣中容易相變成為更穩(wěn)定的非鈣鈦礦相。采用離子半徑較大的FA+或DMA+等對(duì)CsPbI3進(jìn)行摻雜，可以**的提高其相穩(wěn)定性。
中科院青島生物能源與過程研究所逄淑平、崔光磊課題組采用Cs4PbI6中間相制備了穩(wěn)定的**富銫FAxCs1-xPbI3（FA 15%）鈣鈦礦電池。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202001054）上。混合陽離子鈣鈦礦FAxCs1-xPbI3具有良好的熱、濕穩(wěn)定性因而是一種有潛力的材料體系。但是，目前FAxCs1-xPbI3的研究集中在富FA基的鈣鈦礦上，而富Cs基混合陽離子鈣鈦礦的研究很少，主要由于Cs>30 mol％時(shí)不可避免的相分離。利用Cs4PbI6誘導(dǎo)的方法可以制備富Cs基FAxCs1-xPbI3鈣鈦礦材料體系。計(jì)算表明，Cs4PbI6中間相具有較低的Cs+擴(kuò)散勢(shì)壘，因此可以與鈣鈦礦相進(jìn)行陽離子交換和[PbI6]4-八面體重排，然后形成富Cs 基混合陽離子鈣鈦礦。A位取代15％ FA+可以充分穩(wěn)定鈣鈦礦相，紫外光照下或濕空氣環(huán)境下，對(duì)于FA+含量低于15 mol％的薄膜，迅速發(fā)生相變形成了δ-CsPbI3；FA+含量超過15 mol％的鈣鈦礦薄膜顯示出良好的紫外線穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。而且FA0.15Cs0.85PbI3鈣鈦礦太陽能電池可以實(shí)現(xiàn)17.5％的PCE，顯示出Cs基鈣鈦礦對(duì)**，穩(wěn)定太陽能電池的巨大潛力。
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