武汉理工小大教AFM：直不美不雅簿本破译钙钛矿薄膜卤素相分足 – 质料牛

发布时间：2024-11-07 08:34:53 来源： 作者：

一、武汉 【导读】  

新一代叠层钙钛矿太阳能电池，理工卤素料牛经由历程组成由宽带隙顶电池战窄带隙底电池组成的小大相分勾通电池挨算，能实用提降电池效力，直不足质经济效应快捷提降，雅簿译钙已经成为新能源规模的本破薄膜尾要去世少标的目的之一。其中宽带隙钙钛矿顶电池每一每一正在阳离子位共混碘离子（I^-）战溴离子（Br^-）组成异化卤素钙钛矿挨算，钛矿真现了幻念带隙约1.6-1.8eV。武汉可是理工卤素料牛异化卤素钙钛矿易产去世卤素相分足，偏偏背于分足成富碘相战富溴相，小大相分导致光去世载流子易群散正在具备较低带隙的直不足质富碘相中，产去世较小大的雅簿译钙开路电压盈益战电流-电压早滞，战扰乱预期的本破薄膜电流立室。因此，钛矿卤素相分足会小大幅削强叠层太阳能电池的武汉效力下风战晃动性，那宽峻妨碍了钙钛矿太阳能电池的操做。

二、【功能掠影】

远日，武汉理工小大教的钻研团队操做扫描透射电子隐微阐收格式，正在簿本尺度直不美不雅掀收了有机钙钛矿薄膜产去世卤素相分足的挨算性前导收端。该钻研批注卤素相分足尾要产去世正在应力散开的Ruddlesden-Popper反相畴界（RP-APB）处，战RP-APB富散的晶界处。此缺陷挨算为卤素离子正在晶内战晶界之间的迁移提供了“快捷通讲”。进一步凭证其缺陷挨算特色，经由历程增减过多的卤化铅先驱体，可能约莫实用消除了RP-APB，并赫然抑制卤素相分足。该工做为细准修筑下晃动性的异化卤素钙钛矿薄膜战下效叠层钙钛矿太阳能电池提供了尾要指面。

第一做者：杨辰齐、殷志文

通讯做者：李蔚、胡执一、苏宝连

减进单元：武汉理工小大教（质料复开新足艺国家重面魔难魔难室、纳微挨算钻研中间）、广东省先进能源与足艺魔难魔难室（佛山仙湖魔难魔难室）、比利时安特卫普小大教（EMAT电镜中间）、比利时那慕我小大教（CMI魔难魔难室）

三、【数据概览】

图1  （A）RP反相畴界（RP-APB）的HAADF-STEM图像；（B战C）图A中地域1战2对于应的FFT图像；（D）90°孪晶散漫RP反相畴界（90°twin-RP-APB）的HAADF-STEM图像；（E战F）图D中地域1战2对于应的FFT图像；（G战H）统一地域的RP-APB的HAADF-STEM战ABF-STEM图像；（I）RP-APB战90°twin-RP-APB的挨算示诡计；（J）多个RP-APB的HAADF-STEM图像；（K）图J中真线黑框地域的簿本列散射截里定量阐收下场；（L）垂直RP-APB与水仄RP-APB的挨算示诡计。

图2  （A）RP-APB的HAADF-STEM图像，战卤素簿本列的散射截里定量阐收下场（插图）；（B战C）图A中地域1战2的簿本尺度应力扩散图；（D）具备RP-APB的晶界处的HAADF-STEM图像；（E）图D中红色框地域沿晶内（GI）到晶界（GB）处的卤素簿本列散射截里定量阐收下场；（F）与图E统一地域的簿本尺度应力扩散图。

图3  （A战B）晶界处HAADF-STEM图像；（C战D）晶界处HAADF-STEM图像及其卤素簿本列散射截里定量阐收下场；（E战F）Br^-离子正在块体挨算中战RP-APB处的迁移蹊径战散漫势垒；（G战H）I^-离子正在块体挨算中战RP-APB处的迁移蹊径战散漫势垒。

图4  （A）缺陷调控策略示诡计；（B-D）不开先驱液比例制备的CsPbIBr₂薄膜的HAADF-STEM图像：（B）CsI过多，（C）化教计量比，（C）PbBr₂过多；（E）PbBr₂过多的CsPbIBr₂薄膜晶界处（GB）的HAADF-STEM图像；（F）卤素簿本列的散射截里定量阐收（E图中黑框地域）；（G-J）F图统一地域的簿本尺度应力扩散图。

四、【功能开辟】

该钻研竖坐了钙钛矿薄膜缺陷挨算与相分足之间的外在关连，收罗驱能源、离子迁移蹊径、抑制策略等。有机统一了应力驱动的战缺陷介导的两种卤素相分足的实际模子，并提出了卤素相分足的细准抑制策略，为设念下效下晃动性叠层钙钛矿太阳电池战收光南北极管（LED）器件提供了尾要指面战科教凭证。

本文概况：

Chen-Quan Yang, Zhi-Wen Yin, Wei Li, Wen-Jun Cui, Xian-Gang Zhou, Lin-Dong Wang, Rui Zhi, Yue-Yu Xu, Zhi-Wei Tao, Xiahan Sang, Yi-Bing Cheng, Gustaaf Van Tendeloo, Zhi-Yi Hu, Bao-Lian Su, Atomically Deciphering the Phase Segregation in Mixed Halide Perovskite, Adv. Funct. Mater., 2024, 2400569.

https://doi.org/10.1002/adfm.202400569

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