近日，西安电子科技大学前沿交叉研究院柔性电子研究中心常晶晶教授团队提出了一种在卤化物钙钛矿晶格中直接引入具有强电负性的氟离子，以抑制钙钛矿离子迁移，并稳定晶相的策略。该方法显著提升了钙钛矿光伏器件性能及稳定性。相关研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition上。

离子迁移以及较差的稳定性是导致常用钙钛矿器件性能退变，限制其实际应用的一大关键因素。当前，具有强电负性F?在钙钛矿薄膜表面、晶界或界面处修饰以提升材料稳定性及器件性能成为研究热点。尽管此类修饰策略在提升钙钛矿材料性能方面展现出显著潜力，但在直接掺杂进入钙钛矿薄膜晶格中的研究方面目前尚未有报道，为了通过掺杂调控钙钛矿半导体特性探索其直接引入钙钛矿晶格具有重要意义。

团队在研究中发展了一类新型的可挥发增溶性配体-吡啶卤化物用来辅助溶解PbF2，这一创新技术使得氟离子（F?）能够直接融入钙钛矿晶格中。研究结果发现，由于F?与钙钛矿中常用的卤素离子（如I?和Br?）之间的离子半径差异较大F?趋向于占据钙钛矿CsPbI2Br的间隙位置，而非形成八面体骨架结构，这一发现为F?的引入提供了新的途径。此外，该方法具有一定的普适性，不仅适用于全无机钙钛矿材料，还能应用于有机-无机杂化钙钛矿体系。研究进一步优化了钙钛矿材料的电学性能和稳定性，其掺杂的钙钛矿太阳电池的性能和稳定性都得到了显著提升，该器件还展示出优异的稳定性。

这一成果标志着首次在一般钙钛矿薄膜晶格中实现F?的直接引入，为提升钙钛矿器件的性能与稳定性开辟了新的技术途径和方法。

研究在卤化物钙钛矿晶格中直接引入具有强电负性的氟离子，以抑制钙钛矿离子迁移。（课题组供图）

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202413550

来源：科学网2024年10月9日