經(jīng)PhDMADBr處理前后鈣鈦礦薄膜表層與水分子作用的動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程及其物性改良效果

近日,，我校物理學(xué)院楊楓博士與河南大學(xué)李萌教授合作,，依托河南省光伏材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái),，在錫鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“High-Stable Lead-free Solar Cells Achieved by Surface Reconstruction of Quasi-2D Tin-based Perovskites”為題,，以Research Article形式在國(guó)際材料頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上發(fā)表,。

鹵化錫基鈣鈦礦成為鉛基鈣鈦礦最具潛力的替代品之一。然而,，由于Sn(II)陽(yáng)離子的5s電子更具活性,，使Sn(II)陽(yáng)離子更容易被氧化。在錫基鈣鈦礦薄膜的制備過(guò)程中,，B位的Sn(II)陽(yáng)離子容易失去其5s電子,，暴露于任何氧化源，如氧,、水分子或具有氧化特性的溶劑,，都易被氧化成Sn(IV)；另一方面,，由于鈣鈦礦的費(fèi)米能級(jí)明顯低于電子接觸的費(fèi)米能級(jí),，這種不受控制的氧化還原反應(yīng)尤其容易出現(xiàn)在鈣鈦礦膜的上表面。因此,，錫基鈣鈦礦環(huán)境穩(wěn)定性較差,，對(duì)氧、濕度和溫度特別敏感,，已經(jīng)成為錫基太陽(yáng)能電池應(yīng)用的重大挑戰(zhàn),。

針對(duì)上述問(wèn)題，河南師范大學(xué)楊楓博士與河南大學(xué)李萌教授,、德國(guó)亥姆霍茲柏林材料與能源中心李桂香博士,、上海同步輻射光源蘇圳煌博士等團(tuán)隊(duì)合作，引入一種新的多功能分子,，1,4-苯基二甲基二溴銨二胺(phDMADBr),，在錫基鈣鈦礦膜表面形成單分子保護(hù)層。phDMADBr與鈣鈦礦表面的強(qiáng)相互作用改善了電子轉(zhuǎn)移,，鈍化了不配位的Sn(II),，并增強(qiáng)了對(duì)水和氧的抗性。原位GIWAXS分析證實(shí)了準(zhǔn)二維相的熱穩(wěn)定性增強(qiáng),，從而提升鈣鈦礦的整體穩(wěn)定性,，在10% RH濕度N2環(huán)境下保持90%以上原始效率達(dá)200小時(shí)以上。本實(shí)驗(yàn)提出了一種鈣鈦礦表面重構(gòu)的新方法,，以提高錫基鈣鈦礦器件的工作穩(wěn)定性,，為推進(jìn)無(wú)鉛光電應(yīng)用提供了一種策略。

本文章以河南師范大學(xué)為第一單位,，楊楓博士為第一作者,，河南大學(xué)李萌教授,，上海同步輻射光源蘇圳煌博士和德國(guó)亥姆赫茲實(shí)驗(yàn)室李桂香博士為通訊作者。本工作得到了在中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì),、歐洲研究理事會(huì)和河南師范大學(xué)的大力支持,。

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URL：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308655?af=R

DOI：10.1002/adma.202308655

（物理學(xué)院 楊 楓 于 坤 科技處 李 苞）