鉛鹵化物鈣鈦礦太陽能電池具有與硅太陽能電池相當(dāng)?shù)墓β兽D(zhuǎn)換效率，但其穩(wěn)定性問題限制了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。因此，解決長(zhǎng)期穩(wěn)定性缺陷變得越來越重要。在鈣鈦礦制備過程中，引入過量的PbI2有助于晶體生長(zhǎng)和缺陷修復(fù)，但其易分解為金屬（Pb0）和碘氣（I2），加速設(shè)備在操作條件下的性能衰減。因此，穩(wěn)定過量PbI2對(duì)提高鈣鈦礦太陽能電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性至關(guān)重要。
近日，河南大學(xué)李萌教授、意大利那不勒斯腓特烈二世大學(xué)Ece Aktas博士、德國(guó)柏林自由大學(xué)Siegfried Eigler教授、德國(guó)亥姆霍茲柏林材料與能源中心Antonio Abate教授等團(tuán)隊(duì)通過合成功能化氧基石墨烯納米片有效管理鈣鈦礦中過量的PbI2，該納米片提供錨定位點(diǎn)穩(wěn)定殘余PbI2并修復(fù)鈣鈦礦晶界缺陷，從而減少電荷復(fù)合損失并提高自由電荷的抽取效率，顯著提升了高性能器件的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。 二維材料可通過引入功能基團(tuán)實(shí)現(xiàn)多功能化。在此研究中，設(shè)計(jì)的功能化石墨烯納米片實(shí)現(xiàn)了缺陷去除和晶體穩(wěn)定兩方面的功能。該石墨烯納米片的處理不僅使鈣鈦礦薄膜更加均勻，而且減少了非輻射復(fù)合中心。瞬態(tài)表面光電壓測(cè)量研究了納米片引起的載流子動(dòng)力學(xué)，揭示了鈣鈦礦薄膜中的電荷分離機(jī)制：促進(jìn)鈣鈦礦/電子傳輸材料界面中的電子提取，并誘導(dǎo)了更順暢的空穴傳輸。 功能化石墨烯納米片的引入增強(qiáng)了鈣鈦礦的自愈能力，最大限度地減少非輻射復(fù)合損失。基于功能化石墨烯納米片優(yōu)化的反式（p-i-n）鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了23.7%，器件獲得了優(yōu)異的長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作提供了一種設(shè)計(jì)功能化超薄二維網(wǎng)絡(luò)材料的方法，以實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦光伏的高效穩(wěn)定性，同時(shí)也展示了通過操縱 PbI2 來穩(wěn)定鈣鈦礦晶體用于光伏、電子器件的新視角。 論文信息 Managing Excess Lead Iodide with Functionalized Oxo-graphene Nanosheets for Stable Perovskite Solar Cells Guixiang Li, Yalei Hu, Meng Li, Ying Tang, Zuhong Zhang, Artem Musiienko, Qing Cao, Fatima Akhundova, Jinzhao Li, Karunanantharajah Prashanthan, Fengjiu Yang, Patryk Janasik, Augustine N. S. Appiah, Sergei Trofimov, Nikolaos Livakas, Shengnan Zuo, Luyan Wu, Luyao Wang, Yuqian Yang, Benjamin Agyei-Tuffour, Rowan W. MacQueen, Boris Naydenov, Thomas Unold, Eva Unger, Ece Aktas, Siegfried Eigler, Antonio Abate 文章第一作者為德國(guó)亥姆霍茲柏林材料與能源中心李桂香博士（現(xiàn)為瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院博士后）和德國(guó)柏林自由大學(xué)胡亞磊博士（現(xiàn)為法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心博士后）。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202307395
