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南開龍官奎small：烷基氟化芳香乙脒陽離子增強2DRP PSCs的晶格穩定性與性能

發表時間：2025-02-17 11:20

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主要內容：

含氟有機陽離子能提升準2D Ruddlesden-Popper 鈣鈦礦太陽能電池（2DRP PSCs）的效率，但大多數研究都集中在苯環上氟的取代。在本篇文章中，南開大學材料科學與工程學院的龍官奎教授、陳永勝教授以及劉永勝利教授帶領其團隊設計了一種新型的α-氟苯乙基脒胺（α-FPEIA）間隔陽離子，它在脒基的α-碳上帶有氟原子，可以提高 2DRP PSCs 的性能和穩定性。單晶結構顯示，這種新材料中的有機陽離子與無機骨架之間的相互作用更強，Pb-I-Pb 角度更大，這有助于電荷轉移并增強鈣鈦礦薄膜的晶格穩定性。理論計算表明，(α-FPEIA）2PbI4的量子限制效應減弱了，有利于載流子傳輸。此外，基于α-FPEIA 的鈣鈦礦薄膜表現出更好的晶體質量、更合適的能級排列、更少的陷阱態以及更長的載流子壽命。這些改進使(α-FPEIA)2(Cs0.05FA0.8MA0.15)4Pb5I16 (n = 5) 器件的效率達到了18.15%，相比之下基于苯乙銨（PEA）的PSCs高出了不少（后者為15.38%），同時提高了未封裝PSCs的穩定性。研究表明，在PEA的烷基鏈中引入氟原子并用脒基取代銨基是制備高性能且穩定的倒置2D PSCs的一種新方法。