電子科技大學郝鋒團隊JMCC綜述：甲胺氣體誘導的缺陷愈合和陽離子置換反應：一種低缺陷鈣鈦礦薄膜和太陽能電池的制備方法

第一作者：楊晉安

通訊作者：李廷帥副教授，郝鋒教授

通訊單位：電子科技大學材料與能源學院，電子科技大學應用化學中心

DOI：10.1039/c9tc03490k

文獻鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/tc/c9tc03490k

成果簡介

近日，電子科技大學材料與能源學院郝鋒教授（通訊作者）、李廷帥副教授（通訊作者）和碩士研究生楊晉安(第一作者)?從缺陷鈍化和穩定性提升角度系統地總結和回顧了甲胺（CH₃NH₂，MA）氣體誘導的缺陷愈合（MIDH）方法的發展歷程，最新進展和產業化生產的應用。該論文首先介紹了這種新穎的鈣鈦礦薄膜后處理方法，MA氣體處理可以誘導鈣鈦礦重結晶，并形成致密均勻的薄膜，使其具有更高的結晶度和更少的缺陷態密度，同時可以改善載流子壽命，載流子擴散長度和濕度穩定性。隨后介紹了MIDH方法在陽離子置換反應方面的應用進展，用來得到MA陽離子以外的鈣鈦礦薄膜，這極大的豐富了MIDH方法的應用領域。此外，這種MIDH技術已成功應用于大面積的鈣鈦礦薄膜沉積工藝和循環使用工藝，從而能夠大規模制造具有較低陷阱態密度的高質量鈣鈦礦膜。最后，本論文闡述和展望了基于MIDH方法所面臨的挑戰和未來的發展方向，并且提出了關于未來大規模制備高質量鈣鈦礦薄膜和相關光電子器件的一些亟待解決的技術問題。該工作受到論文編輯和同行評審專家的高度認可，入選2019 Journal of Materials Chemistry C熱點論文。

圖文導讀

圖 1?氨氣（a, b）和甲胺（c, d, e, f）處理鈣鈦礦薄膜前后的結晶與形貌上的改變

圖 2?在空氣中暴露于MA氣體和HI和HBr氣體的PbX₂（X = I，Br和Cl）薄膜到鈣鈦礦的轉化過程

圖 3?影響鈣鈦礦薄膜穩定性的因素和MA后處理鈣鈦礦的原理及相應表征

圖 4?通過氨氣，甲胺氣體和甲脒氣體來實現不同陽離子鈣鈦礦的相互轉換及相應表征

圖 5 通過甲胺，正丁胺和正辛胺氣體來實現三維鈣鈦礦和二維鈣鈦礦之間的相互轉換及相應表征

圖 6 通過丁胺（BA）和碘化丁胺（BAI）后處理進行二維鈣鈦礦表面修飾的對比及相應表征

圖 7?MIDH方法應用于全無機鈣鈦礦薄膜的制備

圖 8?MIDH方法應用于大面積鈣鈦礦薄膜的制備

圖 9?MA氣體后處理原位修復鈣鈦礦薄膜

作者簡介

郝鋒，清華大學材料科學博士，美國西北大學化學系博士后，電子科技大學材料與能源學院教授，國家青年特聘專家，長期從事新型低成本高效率太陽能電池的研究工作，圍繞“材料組分/薄膜特性/器件性能/電荷輸運機理”開展了大量研究工作，著重研究新型光電材料的設計合成與可控制備及其界面電荷傳輸與復合機制。

李廷帥，中國科學院材料技術與工程研究所博士，新加坡南洋理工學院和美國南卡大學博士后，電子科技大學材料與能源學院副教授，致力于燃料電池以及儲能鋰電池的相關研發工作。

論文：Methylamine-induced defect-healing and cationic substitution: a new method for low-defect perovskite thin films and solar cells (J. Mater. Chem. C, 2019,?7, 10724-10742)

本文由電子科技大學郝鋒團隊供稿。

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