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多组分相互作用催化结晶:无抗溶剂法制备高效稳定α-FAPbI3钙钛矿太阳能电池
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月15日 来源:Advanced Materials 26.8
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研究人员针对无抗溶剂法制备钙钛矿太阳能电池(PSCs)时α相甲脒铅三碘(α-FAPbI3)结晶控制难题,创新性地引入帕瑞昔布(Pr)添加剂。通过多组分相互作用调控前驱体溶液,实现了α-FAPbI3的直接催化结晶,抑制δ相生成并钝化晶界。最终获得效率达25.38%的Cs/Br-free器件,在85℃下保持91%初始效率达1000小时,为工业化生产提供新思路。
这项突破性研究展示了帕瑞昔布(Pr)在无抗溶剂法钙钛矿薄膜制备中的神奇功效。作为新型结晶催化剂,Pr分子与前驱体溶质形成多重相互作用网络:既提供成核位点降低能垒,又通过调控晶粒生长动力学抑制非光活性δ-FAPbI3相生成。原位表征技术揭示,这种"分子脚手架"作用使得α-FAPbI3晶体呈现择优取向生长,薄膜缺陷密度降低两个数量级。
更妙的是,Pr分子在退火过程中会自发迁移至晶界处,其磺酰胺基团与未配位Pb2+形成螯合作用,将非辐射复合电压损失降至0.35V以下。由此制备的冠军器件开路电压(Voc)突破1.195V,效率达25.38%——这是目前无铯无溴体系的最高记录。93cm2迷你组件效率仍保持19.64%,证实其放大生产潜力。
热老化测试结果更令人振奋:未封装器件在85℃烤箱中"烤验"1000小时后,效率仅衰减8.92%。分子动力学模拟显示,Pr在晶界形成的"分子锁"网络有效抑制了离子迁移和相分离。这项研究为开发兼具高效率与工业兼容性的钙钛矿光伏技术提供了全新范式。
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