目前,大多數(shù)二維金屬鹵化物鈣鈦礦都屬于Ruddlesden-Popper類型,并且含有熱不穩(wěn)定的甲胺離子 (MA),這導致器件的光伏的效率低和穩(wěn)定性較差。近日,上??萍即髮W陳剛等人報道了一種新型的不含MA的2D Dion-Jacobson相(DJ)鈣鈦礦結構,其通式為(PDA)(FA)n-1PbnI3n+1,甲脒(FA)為中心陽離子(A),有機間隔陽離子為丙烷-1,3-二胺(PDA)。
通過在薄膜制備過程中引入氯化甲脒FACl作為添加劑,有效地消除了非鈣鈦礦相和PbI2含量,獲得了晶粒取向良好的二維鈣鈦礦薄膜,通過掠入射X射線衍射(GIXRD)技術研究了Cl的作用,揭示了含Cl的中間產(chǎn)物在退火過程中以瞬態(tài)形式存在并消失。
優(yōu)化的(PDA)(FA)3Pb4I13薄膜的光伏器件表現(xiàn)出較高的效率(PCE),最高達到13.8%,是FA基二維鈣鈦礦太陽能電池的最高PCE。此外,與含有MA的類似物(PDA)(MA)3Pb4I13和其他出色穩(wěn)定的2D鈣鈦礦結構相比,(PDA)(FA)3Pb4I13薄膜及其對應的PSC器件都表現(xiàn)出極高的熱穩(wěn)定性和更好的濕度穩(wěn)定性。
Lei Cheng, et al, Highly thermostable and efficient formamidinium-d low-dimensional perovskite solar cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
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