铋碘化物辅助结晶及含铯和不含铯的混合钙钛矿的稳定性研究

《Crystal Growth & Design》：Bismuth-Iodide-Assisted Crystallization and Stability in Cs-Containing and Cs-Free Hybrid Perovskites

BiI3掺杂对CsFAMA和FAMA型钙钛矿薄膜的结构与化学影响研究。低浓度BiI3提升结晶纯度，高浓度导致形貌退化，EDX/XPS证实Bi3?/Bi?共掺杂，Cs+抑制PbI2和非光活性相，老化显示CsFAMA-BiI3薄膜热稳定性及相稳定性更优。

　　

本研究探讨了三碘化铋（BiI₃）掺入含有Cs⁺、FA⁺和MA⁺阳离子的钙钛矿薄膜中的结构、形态和化学效应。在掺入1%、3%和5% BiI₃的情况下，对含Cs⁺的（CsFAMA）结构与不含Cs⁺的（FAMA）结构进行了对比分析。X射线衍射（XRD）结果显示，低掺杂浓度提高了相纯度，而高掺杂浓度则导致了形态退化，这一现象通过扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）得到了进一步验证。能量色散X射线光谱（EDX）证实了BiI₃的掺入，而X射线光电子能谱（XPS）分析进一步确定了Bi和Pb的化学状态。在FAMA结构中，Bi⁰信号表明存在还原倾向，而Bi³⁺的存在表明通过掺杂实现了部分掺入。BiI₃抑制了Pb⁰态，提高了氧化稳定性和结构完整性。XRD对约2θ 12.2°峰的分析表明，在没有BiI₃的情况下，低温下会形成中间相；而BiI₃改变了结晶动力学，使该相在较高温度下更加稳定。Cs⁺的添加进一步抑制了PbI₂和非光活性δ-FAPbI₃相的形成，从而提高了热稳定性。两周的老化测试表明，含有BiI₃的CsFAMA薄膜保持了更长时间的晶体相，并减少了PbI₂的形成。这些结果表明，BiI₃既改变了钙钛矿的化学性质，也改变了其结构，其中Cs⁺对其影响显著。本工作突显了Cs⁺和Bi在稳定钙钛矿方面的协同作用，为开发耐用的钙钛矿太阳能电池提供了新的见解。