化學與材料科學 - 河北大學陳海彬/趙曉輝、華電戴松元 CEJ：採用表面重構策略提高無機CsPbI2Br鈣鈦礦穩定性和器件效率－鑽石舞台

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無機CsPbX3（X=Cl、Br、I）鈣鈦礦晶格中不含揮發性有機成分，具有優異的熱穩定性和廣闊的應用前景。採用各種策略抑制鈣鈦礦立方相→正交相轉變過程，以實現高光電轉換效率（PCE）。然而，大多數研究只關注鈣鈦礦薄膜表面鈍化，忽略了鈣鈦礦結晶和生長過程中不可避免的表面元素偏析的影響。

近日河北大學陳海彬、趙曉輝團隊&華北電力大學戴松元團隊在《Chemical Engineering Journal》刊發表面重構策略提高無機CsPbI2Br鈣鈦礦穩定性和器件效率的研究成果（Improving the stability and efficiency of inorganic CsPbI2Br perovskite via surface reconstruction strategy. DOI：10.1016/j.cej.2022.136242）。採用2-噻吩乙酸（2-TPAA）二次生長策略對CsPbI2Br薄膜進行表面重構。在2-TPAA的作用下，CsPbI2Br組成元素尤其是Br-在薄膜表面富集。同時，2-TPAA的羧基和噻吩官能團雙齒錨定薄膜表面的Pb2+缺陷，形成保護層以抑制外界因素的侵蝕。鈣鈦礦薄膜的形貌、耐濕性、熱力學穩定性以及載流子傳輸性能得到顯著改善。此外，通過表面重構和鈍化效應的協同作用，CsPbI2Br黑色相在空氣環境中能夠穩定存在數天，器件的PCE增加到15.03%。在氮氣氛圍下老化400天後仍保持90%的初始PCE。該工作為提高全無機CsPbI2Br鈣鈦礦太陽能電池的長期穩定性提供了嶄新的視角。

陳海彬博士、碩士研究生馬玉姣為論文的共同第一作者，通訊作者為河北學陳海彬博士、趙曉輝副教授和華北電力大學戴松元教授。

圖1.鈣鈦礦器件結構及表面重構示意圖

圖2. 鈣鈦礦薄膜SEM圖像及二次生長示意圖

圖3. 鈣鈦礦器件性能。a、c：器件效率，b：外部量子效率積分曲線，d：器件老化測試曲線

原文鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722017387

作者簡介

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陳海彬，河北大學物理科學與技術學院講師，碩導。2019年3月畢業於華北電力大學，2019年8月引進至河北大學物理科學與技術學院從事教學與科研工作。主要致力於新型薄膜太陽電池器件製備、性能表徵及應用研究。迄今為止，在Chemical Engineering Journal，ACS Applied Materials & Interfaces，Journal of Power Sources、Journal of Materials Chemistry A等期刊發表多篇高水平學術論文。

趙曉輝，河北大學物理科學與技術學院副教授，碩導。2007年畢業於中國科學院化學研究所物理化學專業並取得理學博士學位。研究成果發表在ACS Applied Materials & Interfaces、Applied Surface Science、Nanoclusters & Nanomaterials Laboratory、Journal of Biomedical Optics、《物理學報》、《中國科學》等權威學術期刊上，其中被SCI三大檢索收錄30餘篇。

戴松元，華北電力大學新能源學院教授，博導。1987年本科畢業於安徽師範大學物理系。1991年和2001年分別獲得中科院等離子體物理研究所碩士和博士學位。1987年至2013年8月在中科院等離子體物理研究所工作。2013年9月加入華北電力大學。先後三次主持「973」計劃項目和國家重點研發計劃項目。主要研究方向為納米材料和新型太陽電池等方向的研究。近五年以通訊作者在Nature Communications、Nature Nanotechnology、Progress in Materials Science、Energy & Environmental Science、Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials，Advanced Science、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition和ACS Energy Letters等期刊上發表學術論文100餘篇。

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