路新慧AM: 23%效率！A位摻雜控制鈣鈦礦的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)

兩步法制備的FAPbI3基鈣鈦礦因其優(yōu)異的薄膜質(zhì)量和可重復(fù)性而受到越來(lái)越多的關(guān)注。然而，其潛在的成膜機(jī)制仍具有神秘性。近日，香港中文大學(xué)路新慧教授，荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)Shuxia Tao報(bào)道了通過(guò)原位X射線散射和第一性原理計(jì)算揭示了具有連續(xù)A位

摻雜Cs⁺和GA⁺的基準(zhǔn)FAPbI₃基鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。

在第一步中摻入Cs⁺會(huì)誘導(dǎo)從δ-CsPbI₃到鈣鈦礦α相的替代途徑，從能量上來(lái)說(shuō)，它比常規(guī)的PbI₂途徑更有利。但是，由于稀疏的δ-CsPbI₃晶體的成核不均勻，形成了針孔。幸運(yùn)的是，在第二步中加入GA⁺不僅可以促進(jìn)從δ-CsPbI₃到鈣鈦礦α相的相變，而且可以通過(guò)Ostwald熟化消除針孔并增強(qiáng)晶界遷移，從而將鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率提高23％以上。

這項(xiàng)工作展示了兩步法比一步法具有前所未有的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)解耦晶體成核和生長(zhǎng)過(guò)程來(lái)精確控制鈣鈦礦結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。
Minchao Qin, et al, Precise Control of Perovskite Crystallization Kinetics via Sequential A-Site Doping, Adv. Mater. 2020DOI: 10.1002/adma.202004630https://doi.org/10.1002/adma.202004630