甲基胺引发的相位过渡到MAPbI3膜和高效矿太阳能模块
Xiaofeng Huang1, Ruihao Chen1, Guocheng Deng1
1State Key Laboratory for Physical Chemistry of Solid Surfaces, Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials, National & Local Joint Engineering Research Center of Preparation Technology of Nanomaterials, College of Chemistry and Chemical Engineering, Pen-Tung Sah Institute of Micro-Nano Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361005, China.
Journal of the American Chemical Society
|March 12, 2020
概括
研究人员发现了矿太阳能电池制造中介物中键的作用. 这种理解使得可复制,高品质的矿薄膜能够提高效率和稳定性.
科学领域:
- 材料科学
- 可再生能源
- 晶体学
背景情况:
- 在环境条件下使用甲基胺 (CH3NH2) 快速制造矿太阳能电池 (PSC).
- 缺乏机制理解和操作不一致性阻碍了可重复的PSC生产.
- 对CH3NH2-CH3NH3PbI3中间体的晶体结构分析对于过程优化至关重要.
研究的目的:
- 阐明矿薄膜形成过程中甲基二元中间体中结合的作用.
- 在环境条件下开发一种易于复制的高质量的矿薄膜制备方法.
- 通过机械洞察提高矿太阳能电池的效率和稳定性.
主要方法:
- 分析CH3NH2-CH3NH3PbI3中间体的晶体结构,重点是键 (CH3NH2··CH3NH3+).
- 研究由CH3NH2释放影响的1D-PbI3− (δ-阶段) 到3D-PbI3− (α-阶段) 的相位过渡.
- 引入甲基化物 (CH3NH3Cl) 来调节相位过渡路径和材料特性.
主要成果:
- 在CH3NH2-CH3NH3PbI3中间体中的CH3NH2···CH3NH3+二极体内,与1D-PbI3− (δ-相) 链一起确定了键.
- 证明弱结合的CH3NH2释放驱动自发过渡到3D-PbI3− (α-阶段).
- 使用优化前体 (乙醇中的CH3NH2和CH3NH3Cl) 的PSC实现了20.3%的最佳功率转换效率.
- 制造的大型模块 (12厘米2孔径面积) 有高达16.0%的效率和超过10,000秒的稳定连续输出.
结论:
- 这项研究提供了对矿形成中甲基胺二聚体诱导的相过渡的机制理解.
- 开发的前体制备方法可以生产高质量的矿薄膜,具有强大的可操作性.
- 这些发现突显了矿太阳能电池的大规模商业化潜力.
