钙钛矿电池工作原理示意图(钙钛矿电池制备工艺)

记者2月28日从中国科学技术大学获悉，该校徐继先团队揭示了在空气环境下制备钙钛矿的降解机理和全过程稳定剂设计原理，在常规空气中实现了相对稳定的性能环境（25C 至30C）。高效p-i-n反式钙钛矿电池（湿度30%-50%）一步制备的突破。相关成果于2月26日发表在学术期刊《自然·能源》上。

此前，徐继先团队率先创造了稳态认证效率超过26.1%的记录。然而，目前这些高效器件需要在惰性气氛中制备，直接转移到空气中制备的器件效率和稳定性大大降低，限制了其大规模生产和实际应用。实验发现，空气制备钙钛矿薄膜经历了整个降解过程，包括前驱体溶液在水氧环境和加热条件下的快速劣化。主要机制是卤素氧化和有机阳离子去质子化；空气中的结晶过程中水合引起的破坏性相变和缺陷的大量扩散，特别是钙钛矿/电子传输界面处大量额外的p型缺陷，对载流子传输非常不利，这使得空气中的高效制造成为可能。环境稳定的p-i-n 器件比n-i-p 器件更具挑战性。

研究团队合成了离子液体型全流程稳定剂——二甲胺甲酸盐。二甲胺甲酸盐的还原作用及其与钙钛矿前驱体的配位和氢键抑制了有机阳离子的去质子化和卤化物离子的氧化，使钙钛矿溶液能够在空气环境和加热条件下存活。长期储存。此外，这种保护作用还可以延伸到空气中的钙钛矿结晶过程，提高钙钛矿薄膜的结晶度，减少局部孪晶的产生和晶粒间的表面电位无序，抑制缺陷引起的非辐射复合。

这项研究表明，仅采用传统的表面钝化不足以在空气环境中制备钙钛矿。研究团队在空气环境中制造的p-i-n器件取得了25.4%的最高实验室效率和24.7%的稳态认证效率，接近在氮气中制备的同类器件的最佳水平。同时，研究团队还证实了该技术在宽禁带钙钛矿材料中的普遍适用性，对于推动空气环境下堆叠器件的制备具有重要意义。 （吴长风）