甲脒活性诱导异质结构形成:短二胺钝化策略在倒置钙钛矿电池中的新机制

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Joule 38.6

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  针对倒置钙钛矿太阳能电池表面钝化机制不清的问题,研究人员揭示了短二胺(如乙二胺EDA)与A位甲脒离子(FA+)的化学反应路径——通过形成环状分子(如咪唑啉Imn+)构建低维钙钛矿异质结构(ImnPbI3),而非简单表面吸附。SEM图像清晰捕捉到FAPbI3向ImnPbI3的晶面选择性蚀变过程,溶剂极性调控反应路径,最终实现25%以上的能量转换效率(PCE),为钙钛矿表面化学提供了颠覆性认知。

  这项研究颠覆了传统认知:短链二胺分子并非如预期般简单附着于钙钛矿表面,而是与A位阳离子(如甲脒FA+)发生特异性反应,生成环状咪唑啉(Imn+)分子。这些产物自组装成低维钙钛矿晶体(ImnPbI3),在原始钙钛矿表面形成外延生长的异质结构。扫描电镜(SEM)动态捕捉到戏剧性变化——钙钛矿晶面沿特定方向蚀刻,逐渐转变为封端异质结构,犹如晶体表面经历了一场分子级"折纸术"。

研究强调溶剂极性如同化学反应的"调控旋钮",直接影响环化反应路径和异质结构质量。高浓度钝化条件下,异质结构特征愈发显著,其精准的晶面取向为表面演化研究提供了绝佳模板。令人振奋的是,这种"被动式反应"策略竟将器件效率推至25%以上,揭示甲脒(FA)的高反应性既是挑战更是机遇。该发现为所有胺类钝化剂研究敲响警钟:表面化学远比简单吸附复杂,而理解这种"分子炼金术"或许是突破效率瓶颈的关键。

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