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大牛Sang Il Seok团队最新Science：钙钛矿又获新进展！利用固有带隙的α-相甲脒碘化铅制备高效、稳定的太阳能电池

来源：本站时间：2019-11-26 18:29:35 浏览：10199次

【背景介绍】

众所周知，钙钛矿太阳能电池（PSCs）可以通过更窄的带隙吸收更宽的太阳光，具有更高的能量转换效率（PCEs）。在卤化铅钙钛矿（LHPs）中，基于甲脒（FA）的三碘化铅（FAPbI₃）具有最窄的带隙。同时，由于其分解温度较高，相较于MAPbI₃（MA为甲胺），FAPbI₃也具有更好的热稳定性。

然而，在室温条件下，FAPbI₃就很容易从理想的α-相转变成不理想的宽禁带δ相，具有六边形对称性。因此，α-相的甲脒碘化铅（α-FAPbI₃）具有合适的禁带宽度，但是其相稳定性并不好，亟需改进！

目前，通常采取在室温下掺杂的方式提高α-FAPbI₃相的稳定性。而常用的掺杂剂往往是混合的阴、阳离子，例如甲脒（FA⁺）、甲胺（MA⁺）、铯离子（Cs⁺）、碘离子（I^-）和溴离子（Br^-）等。但是向α-FAPbI₃中引入掺杂剂后，通常会出现α-FAPbI₃的禁带变宽、热稳定性变差等问题。因此，需要开发新的策略，使得在α-FAPbI₃的禁带宽度和热稳定性保持不变的情况下，同时提高α-FAPbI₃相的稳定性。

【成果简介】

今日，韩国蔚山科学技术大学（UNIST）的Sang Il Seok教授（通讯作者）团队报道了他们通过向α-FAPbI₃中掺杂二氯化亚甲基二胺（MDACl₂），在保持了α-FAPbI₃禁带宽度和热稳定性前提下，成功稳定了α-FAPbI₃相。并且其短路电流密度也达得了26.1-26.7 mA/cm²，能量转换效率（PCEs）达到了23.7％。

在室温和全日光照射（含紫外光）下，该钙钛矿太阳能电池在连续运行600 h后，其PCEs仍可达到90％的初始效率。对比MAPbBr₃稳定的FAPbI₃，MDACl₂稳定的FAPbI₃在高温下表现出优异的热稳定性和湿度稳定性。将基于MDACl₂稳定的FAPbI₃的未封装PSCs暴露在空气中，并在150℃下保温20 h后，该器件的PCE仍保留了其初始的90％以上。

研究成果以题目为“Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of a-phase formamidinium lead iodide”发表在国际顶级期刊Science上。

【图文速递】

图一、FAPbI₃: xMDACl₂ (x=0、1.9、3.8和5.7mol%)的制备与表征