甲脒氫碘酸鹽是一種在光伏領(lǐng)域有重要應(yīng)用的化合物,尤其在鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)中。由甲脒氫碘酸鹽衍生的基于甲脒的鈣鈦礦材料在其他光電子應(yīng)用中也顯示出潛力,包括發(fā)光二極管(LED)、光電探測(cè)器和激光器。
高純度低雜質(zhì):工業(yè)級(jí)甲脒氫碘酸鹽純度可達(dá) 99.9% 以上,碘離子(I?)含量偏差<0.5%,且無重金屬(如 Pb、Cd 等)與堿金屬(如 Na、K 等)雜質(zhì)。這可避免雜質(zhì)離子導(dǎo)致鈣鈦礦晶格缺陷,保障晶格的完整性,有利于提高鈣鈦礦材料的性能和穩(wěn)定性。
溶解與反應(yīng)性好:在 N,N - 二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)等常用鈣鈦礦溶劑中溶解度>500 mg/mL,與 PbI?混合后可快速形成均一前驅(qū)體溶液,旋涂后經(jīng)退火即可生成高質(zhì)量 FAPbI?晶體,有利于制備過程的控制和高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的獲得。
熱穩(wěn)定性較高:甲脒氫碘酸鹽自身分解溫度>200℃,與 PbI?反應(yīng)生成的 FAPbI?鈣鈦礦相變溫度(α 相穩(wěn)定溫度)>85℃,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)甲胺鉛碘(MAPbI?)的 55℃,適合高溫穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),能有效解決傳統(tǒng) MA 基鈣鈦礦高溫下的 “離子遷移” 問題。
帶隙窄吸收好:甲脒陽離子(FA?)半徑大于甲胺陽離子(MA?),與 Pb2?、I?形成的 FAPbI?鈣鈦礦帶隙為~1.48 eV,比 MAPbI?的 1.55 eV 更窄,可吸收更多近紅外光,提升短路電流密度(Jsc),其理論光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)可達(dá) 30% 以上。
抑制相分離:FAPbI?的 α 相(光伏活性相)在低溫下易轉(zhuǎn)變?yōu)闊o光電活性的 δ 相,而甲脒氫碘酸鹽與 MAI、CsI 復(fù)配(如 FA?.83MA?.17PbI?、FA?.85Cs?.15PbI?)可抑制 FAPbI?的 α 相向 δ 相轉(zhuǎn)變,提升薄膜長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
可用于制備無鉛鈣鈦礦:甲脒氫碘酸鹽可作為陽離子源,與錫基、鉍基前驅(qū)體結(jié)合,制備低毒性鈣鈦礦材料,為無鉛鈣鈦礦的實(shí)際應(yīng)用研究提供了可行路徑。例如基于此制備的無鉛 PSC,PCE 達(dá) 12.8%,在空氣環(huán)境中儲(chǔ)存 300 小時(shí)后,效率衰減率僅 12%。
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