太道理工J. Phys. Chem. Lett. : 可散漫的2

【布景介绍】

锡铅异化钙钛矿太阳能电池是太道构玉成钙钛矿勾通太阳能电池所必需的一环。而且，理工由于带隙处于1.2-1.4 eV之间，散漫其也是太道SQ实际效力最下的钙钛矿太阳能电池。可是理工，与铅不开，散漫处于正两价的太道锡真正在不是一个晃动的形态。吐露正在空气中的理工两价锡极易氧化为四价锡，那对于锡铅异化钙钛矿薄膜的散漫功能战晃动性提出了挑战。此外，太道锡铅异化钙钛矿的理工能级与现存系统真正在不玄色常立室，那也会组成确定的散漫电压益掉踪。而且，太道露有锡的理工钙钛矿结晶速率比照铅基钙钛矿更快也更易克制，那同样艰深会导致较好的散漫结晶性战薄膜形貌。因此，停止两价锡氧化为四价锡，战对于钙钛矿能级妨碍调控战对于薄膜形貌战结晶性妨碍改擅，对于锡铅异化钙钛矿的去世少至关尾要。

【功能简介】

远日，太道理工小大教郝玉英战郝阳（配激进讯做者）等人报道了他们经由历程正在锡铅异化钙钛矿笔直界里引进一种多功能界里钝化层，2-氯乙胺盐酸盐（CEA）（2-Chloroethylamine hydrochloride），抵达了同时抑制两价锡氧化，调控能级，战改擅钙钛矿薄膜形貌战结晶性的下场。做者收现CEA会与SnI₂产去世化教反映反映直接天去世锡单量，那类存正在于钙钛矿概况的锡单量极小大的增强了薄膜的抗氧化性。此外，CEA那类盐酸盐由于其尺寸的特意性，正在做为界里层时可能渗透钙钛矿内，钝化FA⁺战MA⁺造成的空地缺陷。钙钛矿薄膜的形貌战结晶性正在CEA旋涂后同样产去世了修正。正在此之上，CEA修正了钙钛矿自己的价带战导带位置，使其与传输层的能级患上以更立室。做者比力了CEA，FEA，PEAI三种相同份子对于钙钛矿的钝化下场，事实下场确认那类配合的界里块体双重钝化下场是一种小大类份子所共有的。钻研功能以题为“Multifunction Sandwich Structure Based on Diffusible 2-Chloroethylamine for High-Efficiency and Stable Tin–Lead Mixed Perovskite Solar Cells”宣告正在国内驰誉期刊The Journal of Physical Chemistry Letters上。

【图文解读】

图一、CEA钝化先后钙钛矿薄膜抗氧化才气，锡单量的产去世机制，战CEA对于钙钛矿能级的影响。

（a）CEA旋涂正在钙钛矿笔直界里的器件挨算示诡计；

（b）正在空气中贮存0天战6天的比力战CEA改性钙钛矿薄膜的XPS Sn 3d^5/2光谱。

（c）CEA战CEA + SnI₂样品的1H NMR光谱。；

（d）SnI₂战CEA + SnI₂粉终的吸应XPS I 3d光谱。

（e）比力战CEA改性钙钛矿薄膜的紫中光电子能谱 （UPS） 光谱放大大后的妨碍区战费米区。

（f）CEA改性钙钛矿薄膜先后的锡铅异化钙钛矿太阳能电池的能级摆列示诡计。

图二、CEA钝化薄膜先后钙钛矿的结晶性战CEA正在钙钛矿体内的扩散

（a）CEA旋涂正在钙钛矿笔直双侧（绿色）、仅下侧（蓝色）、仅上侧（红色）战争劲（乌色）的XRD图谱。（蓝色圆圈展现PbI₂/SnI₂相。）

（b）（100）峰的XRD特写图谱。

（c）比力战CEA改性后钙钛矿薄膜中氯元素的ToF-SIMS深度扩散图。

（d） 300-650 秒内氯元素扩散的放大大图像。

图三、CEA钝化薄膜先后钙钛矿的形貌战CEA正在钙钛矿界里战体内存正在格式的示诡计

（a）CEA改性层旋涂正在不开位置后锡铅异化钙钛矿薄膜的SEM瞻仰图图像。

（b）从SEM瞻仰图图像中提与的吸应晶粒尺寸统计扩散图。

（c）CEA改性层旋涂正在不开位置后锡铅异化钙钛矿薄膜的横截里SEM图像。

（d）具备CEA改性层的锡铅异化钙钛矿概况战块体中的缺陷钝化战抗氧化机制的示诡计。

图四、CEA，FEA，PEAI三种相同份子对于钙钛矿产去世的不开影响

（a）CEA、FEA战PEAI的份子挨算。

（b）用CEA、FEA战PEAI改性的异化锡铅异化钙钛矿太阳能电池器件的J-V直线。

（c）用CEA、FEA战PEAI改性的异化锡铅异化钙钛矿太阳能电池器件的统计光伏功能。

（d）用CEA、FEA战PEAI改性的锡铅异化钙钛矿薄膜的横截里SEM图像。比例尺为1μm。

图五、CEA钝化薄膜先后钙钛矿太阳能电池种种电教战晃动性表征

（a，b）CEA改性前（乌色）战改性后（红色）的锡铅异化钙钛矿薄膜的单空穴战单电子器件。

（c）锡铅异化钙钛矿薄膜的电容-电压直线。

（d）锡铅异化钙钛矿器件EQE积分直线。

（e）锡铅异化钙钛矿器件正在漆乌条件下丈量的奈奎斯特图。插图隐现了拟开的等效电路模子战下频地域的放大大图像。

（f）锡铅异化钙钛矿器件开路电压随光强修正而产去世的演化。

（g，h）锡铅异化钙钛矿器件的光电压衰减直线战光电流衰减直线。

（i）已经启拆的锡铅异化钙钛矿太阳能电池正在室温下处于相对于干度为50-60%的情景空气中的晃动性测试直线。

【小结】

综上所述，该钻研为钙钛矿太阳能电池的界里钝化策略设念战若何后退露锡钙钛矿抗氧化才气提供了一个齐新的视角。做者操做XPS战核磁共振足艺掀收了碘化亚锡与2-氯乙胺盐酸盐（CEA）若何产去世反映反映并直接导致了锡单量的天去世。锡单量散漫CEA自己与碘化亚锡的相互熏染激能源为锡铅异化钙钛矿提供了极佳的抗氧化才气，吐露正在空气中六天的锡铅异化钙钛矿薄膜正在XPS表征中出有收现任何四价锡的存正在。做者进一步提供了一组XRD，SEM战两次飞翔离子浑朴的图片，提醉了CEA若何影响了钙钛矿的形貌与结晶性战正在钙钛矿界里与体内的扩散情景。做者收现不管CEA仅旋涂正在钙钛矿上概况或者下概况皆市对于钙钛矿的形貌战结晶性组成影响，旋涂有CEA的薄膜具备更好的结晶性战更小大的晶粒尺寸，那些特色实用抑制了非辐射复开，后退了开路电压；而且患上益于于奥斯瓦我德去世化效应、战CEA做为基底时与碘化亚锡之间配合的相互熏染感动，导致了钙钛矿薄膜睁开情景产去世修正，删减了钙钛矿薄膜的薄度。此外，做者散漫XRD与两次飞翔离子浑朴的下场判断出CEA做为界里层时会渗透钙钛矿之中，钝化FA⁺战MA⁺造成的空地缺陷，而且做者进一步比力了CEA，FEA，PEAI三种相同份子并证清晰明了惟独类 CEA 份子才气从概况散漫到钙钛矿体中，从而与抵达传统的界里钝化层所出法比力的多功能钝化下场。做者最降伍止了一系列电教表征，旋涂有CEA的器件对于空穴的传输才气患上到了小大幅的提降，载流子的复开也患上到了抑制。而器件的幻念果子正在旋涂CEA后降降到了1.34，那批注旋涂有CEA的器件相对于出有旋涂CEA的器件具备更低的陷阱态稀度，分中的瞬态光电流光电压表征也证清晰明了那一不雅见识。而最后器件正在已经启拆情景下，吐露正在空气中测试的晃动性直线也讲明了CEA做为界里层可能真正在后退器件的晃动性。综上所述，那类仅经由历程界里层抵达同时钝化钙钛矿界里战块体的格式为钙钛矿界里工程斥天了新的钻研机缘，那类屈从于特定种类的多功能界里钝化层可能普遍开用于种种系统的钙钛矿，为收罗锡铅异化钙钛矿正在内的钙钛矿太阳能电池器件功能的后退斥天了新的蹊径。

文献链接：Multifunction Sandwich Structure Based on Diffusible 2-Chloroethylamine for High-Efficiency and Stable Tin–Lead Mixed Perovskite Solar Cells. The Journal of Physical Chemistry Letters,  2022,  DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c03807.