钙钛矿薄膜缺陷调控策略在太阳能电池中的应

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二、缺陷调控策略

2.1晶体结晶调控

为减少钙钛矿在成膜过程中生成缺陷,研究者们尝试在前驱体溶液或反溶剂中加入适量添加剂。一方面调控钙钛矿的结晶过程,获得晶粒更大、晶界缺陷更少的钙钛矿膜;另一方面,通过添加剂分子与钙钛矿的相互作用抑制特定缺陷的形成。这类添加剂可分为Lewis酸、Lewis碱和离子液体。

2.1.1Lewis酸

钙钛矿薄膜中配位不足的碘离子(I-)易被氧化成挥发性的碘单质,释放后会导致钙钛矿层的不可逆降解。此外,碘单质也会触发一系列化学副反应,加速钙钛矿降解。针对配位不足的碘(VI或PbI3-)等富电子缺陷,Lewis酸可以通过配位键或离子键与之形成Lewis加合物,从而减少相应缺陷。常用的Lewis酸包括金属/有机阳离子和富勒烯C60的衍生物。自碘化铅(PbI2)对钙钛矿薄膜具有钝化功能被报道以来,非化学计量自我钝化的方法引起了研究者们极大的兴趣。

加入Lewis酸后的研究反应

2.1.2Lewis碱

钙钛矿薄膜在长时间高温下退火会导致有机阳离子和卤化物蒸发,从而在表面留下未配位的Pb2+或Pb团簇。这些配位不足的Pb2+或Pb团簇具有接受电子的能力,因而可以与含孤对电子的原子产生相互作用。通常用于钝化缺电子缺陷的Lewis碱都含氮(N)、氧(O)、硫(S)等杂原子的有机小分子或聚合物分子。

加入Lewis碱后的研究反应

2.1.3离子液体

鉴于甲铵离子可以钝化钙钛缺陷,研究者们开发了多种功能化阳离子的离子液体以制备高质量的钙钛矿薄膜。由于强的离子间静电相互作用,这些离子液体通常表现出高电导率以及高热稳定性。

加入离子液体后的研究反应




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