水蒸气和氧气大气对CH3NH3PbI3钙钛矿载流子动力学的影响

《The Journal of Physical Chemistry Letters》：Impact of Water Vapor and Oxygen Atmosphere on Carrier Dynamics of CH3NH3PbI3 Perovskites

本研究采用瞬态吸收光谱和时间分辨光致发光技术，探究水蒸气和氧气对CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜载流子动态的影响。结果表明，水氧均有效钝化深陷阱并延长载流子寿命，其中氧气钝化效果更显著（100ppm即可饱和），且其钝化过程可逆性优于水蒸气。该发现为提升钙钛矿太阳能电池环境稳定性提供了新机制

　　

有机-无机杂化钙钛矿由于其在光电领域的优异性能而受到了广泛关注。然而，它们对环境因素（如水蒸气和氧气）的敏感性仍然是影响其长期稳定性的主要挑战，且它们与钙钛矿相互作用的机制尚未完全明了。本研究通过结合高灵敏度瞬态吸收光谱（TAS）和时间分辨光致发光（TRPL）技术，探讨了水蒸气和氧气如何影响CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜中的载流子动态。研究结果表明，水蒸气和氧气都能有效钝化深层陷阱，而对浅层陷阱则几乎没有影响，从而延长了载流子的寿命。值得注意的是，氧气引起的钝化效应几乎是完全可逆的，而水蒸气引起的钝化效应则仅部分可逆。此外，载流子寿命随水蒸气压力的增加而单调增加，而氧气的钝化效果更为显著：仅需100 ppm甚至更低浓度的水蒸气即可达到氧钝化的饱和状态。这些关于环境因素对载流子复合动态调控的见解为提高钙钛矿太阳能电池的运行稳定性提供了重要基础。