兰州理工大学CEJ:光驱动碳卤素键裂解在钙钛矿太阳能电池中改进游离碘捕获

文摘   2025-01-29 07:55   河南  

碳基无空穴钙钛矿太阳能电池 (PSC) 在功函数匹配、疏水性、导电性和相对较低的成本方面具有优异的性能,是一种有竞争力的替代方案。然而,内部缺陷极大地影响了 PSCs 的稳定性。尤其是 Pb-I 末端的碘空位缺陷具有较低的形成能,更容易形成并稳定存在。
在这项工作中,兰州理工大学刘文武和孔令斌等人引入了一些对溴苯胺 (BrC 6 H 4 NH 2 ) 添加剂以动态自修复缺陷,同时捕获钙钛矿中迁移的 I  离子。在户外光照下,对溴苯胺中的大部分 C-Br 键被激活并断裂,产生 Br  离子和苯胺阳离子 (C 6 H 4 NH 2 + )。由于半径较小的 Br  离子优先吸附和钝化 Pb-I 端的碘空位。此外,C 6 H 4 NH 2 + 阳离子捕获了从钙钛矿迁移的 I  离子,防止卤素离子在光照下发生进一步的化学反应,从而通过双重保护机制提高了 PSC 的稳定性。在明/暗条件下,通过协调 C-X (X = Br, I) 键的精确切割和随后的重组,X  离子可以经历重复循环,以促进碘空位缺陷的动态、循环自我修复机制。
结果表明,对溴苯胺改性的 PSCs 的光电转换效率 (PCE) 从 13.46 % 提高到 17.18 %。未封装的 PSC 在 AM 1.5 光照下,室温和 RH 60% 下保持 83.7% 的稳态输出功率 40 天。
Cai-Xia Li, Wen-Wu Liu, Shi-Ji Da, Ling-Bin Kong,
Improved free iodine capture by light-driven carbon-halogen bond cleavage in perovskite solar cells with dynamic self-healing ability,
Chemical Engineering Journal,
2025,
159767,
ISSN 1385-8947,
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159767.


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