新年献礼!Angew今天连发2篇钙钛矿!

文摘   2025-01-29 21:04   陕西  


两篇论文分别来自于唐群委团队和邱龙斌团队!


1. SN2反应驱动的键合异质界面增强埋底粘附性和取向性,助力先进钙钛矿太阳能电池


传统上,未经定制化学键合的弱埋底相互作用总是不利于高质量钙钛矿薄膜的形成,而高质量钙钛矿薄膜高度决定了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。为解决这一问题,唐群委团队提出了一种双分子亲核取代反应(SN2)驱动策略,通过同时用碘乙酰胺修饰底层基底和用硫醇分子功能化[PbX6]4-八面体框架来理想化坚固的埋底界面。理论和实验结果表明,暴露的卤素和两个分子中的硫醇基团之间发生了强烈的SN2反应,这不仅有利于增强埋底粘附性,还触发了目标点定向结晶,协同提升了上层钙钛矿薄膜的质量,并加速了界面电荷提取-转移行为。


得益于抑制的非辐射复合,最终,全空气处理的碳基全无机CsPbI2Br器件实现了15.14%的增强效率,更重要的是,在恶劣条件下显著延长了长期稳定性。这种独特的反应驱动埋底界面为操纵钙钛矿生长和获得先进的钙钛矿光伏器件提供了新途径。


2. 原位聚合诱导的种子-根锚定结构,用于增强钙钛矿太阳能组件的稳定性和效率

随着时间的推移,有机阳离子从有缺陷的钙钛矿界面逃逸,导致端部非化学计量比,显著影响钙钛矿太阳能电池(PSCs)的稳定性。如何在环境应力下稳定界面成分仍然是一个巨大的挑战。为解决这一问题,邱龙斌团队利用带有巯基的颗粒作为“种子”,并在钙钛矿层底部进行2,2,3,4,4,4-六氟丁基甲基丙烯酸酯(HFMA)的原位聚合作为“根”。在这个过程中,巯基作为HFMA聚合的引发位点,而HFMA中的氟基团则通过多个氢键牢固地锚定钙钛矿的有机阳离子。这种策略类似于种子在土壤中扎根以防止水土流失。


这种仿生的种子-根结构有效稳定了钙钛矿的化学计量比,从而抑制了有机阳离子的逃逸。因此,具有种子 - 根结构的钙钛矿薄膜在恶劣的真空热条件下(150°C,<10 Pa)展现出增强的稳定性。最终得到的PSC实现了25.64%的效率,22.4 cm²组件的效率为22.61%。在85%相对湿度和65°C下经过1300小时的1倍太阳光照(ISOS-L-3协议)后,钙钛矿太阳能组件仍保持了其初始效率的90%。


参考文献:

1. Naimin Liu, Jialong Duan, Chenlong Zhang, Jinyue Zhang, Yueyang Bi, Linzheng Ma, Dongmei Xu, Jun Gao, Xingxing Duan, Jie Dou, Qiyao Guo, Benlin He, Yuanyuan Zhao, Qunwei Tang, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202424046.

2. Sibo Li, Xiaowei Xu, Xin Wang, Nuanshan Huang, Jun Fang, Dongxu Lin, Yueyue Shao, Jia Zhou, Aung Ko Ko Kyaw, Sisi He, Longbin Qiu, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202421174.

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