中国科学院刘剑&谢志元AFM:弱配位共溶剂策略实现无反溶剂制备高效钙钛矿发光二极管

来源:知光谷发布时间:2025-09-08 09:14:48

加工溶剂对钙钛矿的结晶和光电性能具有重要影响。然而,受限于钙钛矿的溶解性,目前可用于钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的加工溶剂仅限于少数强配位极性溶剂,如二甲亚砜(DMSO)。DMSO与Pb²⁺的强配位能力过度影响钙钛矿的结晶过程,通常需要反溶剂工程来调控结晶。

本文中国科学院刘剑和谢志元等人提出了一种由2-甲氧基乙醇(2-ME)和碳酸丙烯酯(PC)组成的弱配位共溶剂策略,用于制备准二维钙钛矿和PeLEDs。该共溶剂具有协同特性——互补的配位能力和介电常数——相比单一溶剂表现出更优异的溶解能力。关键的是,2-ME:PC混合物可调的中等溶剂化强度促进了钙钛矿结晶,同时抑制了有害的低维相生长,从而实现了无反溶剂制备高质量甲脒基准二维钙钛矿。采用该优化共溶剂,我们制备出了符合Rec. 2020标准的纯绿色PeLEDs,其外量子效率(EQE)高达26.2%。

本工作为简易制备高性能PeLEDs提供了一种有效策略,同时为指导其他钙钛矿加工溶剂的选择提供了方向。

文章亮点

弱配位共溶剂协同增强溶解与结晶:

2-ME与PC的混合物通过互补的配位能力与高介电常数协同作用,显著提升对溴基钙钛矿的溶解性,同时加速结晶动力学,无需反溶剂处理即可获得高质量薄膜。

有效抑制低维相生成:

与DMSO相比,2-ME:PC共溶剂显著抑制了准二维钙钛矿中n=2低维相的形成,减少了能量转移损失和非辐射复合,提升了发光效率。

无反溶剂制备高效纯绿PeLEDs:

结合两性离子添加剂DMAPS钝化缺陷,最终实现了EQE高达26.2%的纯绿色PeLEDs,其色坐标(0.191, 0.752)符合Rec. 2020标准,性能媲美DMSO体系。

Y. Guo, Z. Tang, Z. Li, et al. “ Weakly Coordinated Co-Solvent Strategy Enables Anti-Solvent-Free Fabrication of High-Efficiency Perovskite Light-Emitting Diodes.” Adv. Funct. Mater. (2025): e17075.

https://doi.org/10.1002/adfm.202517075


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