李冬梅&孟庆波AEL:刚柔并济!低温制备CsPbI₃钙钛矿电池效率突破22.3%,柔性器件同步刷新纪录

来源:知光谷发布时间:2025-11-25 14:40:22

高温退火过程虽有利于提高CsPbI₃的结晶性,但其在柔性及叠层器件中的应用受限。

针对这一挑战,中国科学院物理研究所李冬梅和孟庆波等人提出一种协同调控策略,旨在同时提升刮涂法制备的CsPbI₃薄膜的结晶性并降低其相变温度。系统研究表明,引入CdI₂可促进Cs⁺迁移,并将CsPbI₃的相变温度从190℃显著降低至130℃;同时,添加Pb(SCN)₂显著提升了低温退火下CsPbI₃的晶体质量,甚至优于高温退火的钙钛矿薄膜。优化后的CsPbI₃薄膜表现出低缺陷密度、弱非辐射复合和高相稳定性。基于此,刚性CsPbI₃太阳能电池实现了22.3%的冠军能量转换效率,柔性CsPbI₃器件则达到18.6%的效率。器件在500小时光照后仍保持初始效率的90%以上,表现出良好的光稳定性。

本研究展示了一种通用的低温制备策略,可用于获得稳定、高质量的黑色相CsPbI₃钙钛矿薄膜及器件,尤其适用于柔性光电器件。

研究亮点:

  1. 协同添加剂策略:通过同时引入CdI₂与Pb(SCN)₂,实现了CsPbI₃在130℃低温下的高质量结晶,解决了传统高温工艺对柔性器件的限制。
  2. 高效柔性器件突破:首次实现了无溴(Br-free)柔性CsPbI₃太阳能电池,效率高达18.6%,为当前柔性无机钙钛矿器件的最高纪录。
  3. 结晶机制与稳定性并重:CdI₂促进Cs⁺迁移与相变,Pb(SCN)₂提升晶粒尺寸与缺陷钝化,器件在热、光、湿环境下均表现出优异稳定性。

N. Li, Y. Xia, X.-Y. He, et al. “ Dual-B-Site Strategy Underpins Stable Unimodal Deep-Blue Emitting Perovskites.” Adv. Mater. (2025): e17517.

https://doi.org/10.1002/adma.202517517


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