Cs4PbI6中間相制備穩定的富銫FAxCs1-xPbI3（FA 15%）鈣鈦礦電池
發布時間：2020-08-28 作者：harry 分享到：
在過去的10年中，有機無機鈣鈦礦太陽能電池發展迅速去，取得了巨大進步。然而穩定性問題依然嚴重制約其商業化進程。影響有機無機鈣鈦礦太陽能電池穩定性問題主要有四個方面：1）熱穩定性，由于有機部分熱分解溫度低，導致有機無機鈣鈦礦容易熱分解；2）光致離子遷移，鈣鈦礦在光照下回產生離子遷移，導致相變；3）由于離子尺寸問題引起的容忍因子不合適；4）化學不穩定性，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，導致CsPbI3的容忍因子只有0.81，導致鈣鈦礦結構依然存在相不穩定性，在空氣中容易相變成為更穩定的非鈣鈦礦相。采用離子半徑較大的FA+或DMA+等對CsPbI3進行摻雜，可以**的提高其相穩定性。
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中間相制備了穩定的**富銫FAxCs1-xPbI3（FA 15%）鈣鈦礦電池。相關結果發表在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％時不可避免的相分離。利用Cs4PbI6誘導的方法可以制備富Cs基FAxCs1-xPbI3鈣鈦礦材料體系。計算表明，Cs4PbI6中間相具有較低的Cs+擴散勢壘，因此可以與鈣鈦礦相進行陽離子交換和[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+可以充分穩定鈣鈦礦相，紫外光照下或濕空氣環境下，對于FA+含量低于15 mol％的薄膜，迅速發生相變形成了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定性和濕度穩定性。而且FA0.15Cs0.85PbI3鈣鈦礦太陽能電池可以實現17.5％的PCE，顯示出Cs基鈣鈦礦對**，穩定太陽能電池的巨大潛力。
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