低维/三维(LD/3D)钙钛矿器件的发展是提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)效率和稳定性的一种前景广阔的方法。然而,虽然人们一直致力于了解已形成的低维钙钛矿在钝化缺陷、完善功函数方面的作用,但却很少关注低维钙钛矿的结晶过程,尤其是在离子液体(IL)作为绿色稳定添加剂的诱导下。
霍夫曼先进材料研究院胡汉林&李刚、中国科学院上海高等研究院杨春明、武汉理工大学朱泉峣等人通过原位凝胶入射广角 X 射线散射(GIWAXS)技术,探索了在不同退火条件下,离子液体硫氰酸四丁基铵(TBASCN)诱导的一维钙钛矿在三维钙钛矿上的形成过程,全面研究了在不同退火过程中形成的一维钙钛矿对器件性能的不同影响。
由于 IL TBASCN 和钙钛矿成分之间的强相互作用和有利的结合能,再加上一维钙钛矿的低形成能,一维钙钛矿在三维钙钛矿表面迅速形成,并在不同的退火条件下显示出明显不同的结晶过程。一旦完全结晶,高结晶度的一维钙钛矿和 ILs 中的阴离子 SCN 可以协同钝化三维钙钛矿中的缺陷,减轻离子迁移并阻止水分渗透。得益于一维钙钛矿的优化形成过程,器件在相对湿度=40%的条件下经过 2000 小时后,功率转换效率(PCE)达到 25.18%,并保持了 91.0%的初始效率。本研究为优化不同材料诱导的低维度钙钛矿的形成过程及其在高性能低密度/三维 PSCs 中的应用提供了新的见解。