Nature Synthesis:70cm²效率>21%机械与化学同步合成远程有序钙钛矿

文摘   2024-11-24 10:03   广东  

在晶体合成过程中结合机械和化学效应可以导致意想不到的材料特性。在卤化物钙钛矿的湿化学合成过程中,机械效应的作用尚未得到充分研究,主要是因为它与通常较慢的溶剂蒸发引发的化学变化在时间上不同步。

在这里,中科院宁波材料所刘畅,中科院大连化学物理研究杨栋,宾夕法尼亚州立大学王凯和湖北大学吴聪聪等人通过使用一种快速结晶的前驱体墨水,在晶体合成的短时间窗口内引入来自机械剪切的应力,从而使机械剪切效应与钙钛矿的原子组装同步发生。这一方法使得宏观动态剪切影响原子晶格的重新排列、晶体生长和晶面取向。这种效应在从原子尺度到厘米尺度上都能一致观察到,最终形成具有长程均匀性的薄膜。这些钙钛矿薄膜展示了出色的晶体取向和结构均匀性,具有−0.3135的赫尔曼取向因子,并且在小面积电池上达到了25.90%的显著光电转换效率,在70 cm²太阳能模块中则超过了21%。

这一合成方法展示了机械剪切在促进长程有序晶体学晶格组装中的应用,从而提供了一种可扩展的高质量钙钛矿薄膜合成方法。

Liu, H., Wu, H., Zhou, Z. et al. Simultaneous mechanical and chemical synthesis of long-range-ordered perovskites. Nat. Synth (2024).
https://doi.org/10.1038/s44160-024-00687-2


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