方国家等人AM:辅助钙钛矿结晶及三方位碘化铅还原策略提升钙钛矿太阳能电池性能

来源:知光谷发布时间:2025-09-09 09:56:23

顺序沉积法是制备大晶粒钙钛矿薄膜的常用方法,但钙钛矿膜中残留的PbI₂在长期加热或光照下易分解为金属铅(Pb⁰),严重影响器件性能与稳定性。

本研究华中科技大学傅华华、武汉大学Yansong Ge、柯维俊和方国家等人将含有α-酰胺和吡咯烷酮基团的手性分子左乙拉西坦(LEV)引入PbI₂前驱体溶液中。LEV分子中的羰基氧(O1)和酰胺氧(O2)具有强电负性,可通过电子转移与Pb²⁺形成配位键,调控钙钛矿成核与结晶过程。LEV的手性诱导钙钛矿前驱体在空间上选择性配位,促进沿(100)晶面取向生长,并优先钝化Pb和I空位缺陷。最终,LEV掺杂显著降低了钙钛矿膜中三方位(体相与多界面)残留PbI₂含量。

基于该策略的钙钛矿太阳能电池实现了26.02%的光电转换效率(稳定输出效率25.8%),并在最大功率点跟踪1000小时后仍保持90%的初始效率。本研究为钙钛矿光伏器件的开发提供了新的研究范式。

文章亮点

手性分子LEV调控结晶过程:通过LEV与PbI₂的配位作用,形成多孔、大晶粒PbI₂薄膜,促进钙钛矿成核与延缓结晶,实现高质量钙钛矿膜制备。

三方位降低残留PbI₂:LEV掺杂有效减少体相、上界面和下界面处的残留PbI₂,抑制其分解为有害Pb⁰,显著提升器件稳定性。

缺陷钝化与应力调控:LEV手性结构选择性钝化Pb/I空位缺陷,并将薄膜内张应力转变为压应力,增强器件耐湿热性与载流子传输效率。

Z. Yu, J. Ma, X. Yang, et al. “ Levetiracetam-Assisted Perovskite Crystallization and Tripartite Lead Iodide Reduction in Perovskite Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e12171.

https://doi.org/10.1002/adma.202512171


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