目前有机金属卤化物杂化钙钛矿太阳能电池效率高达25%且生产制备过程简易而受到科学界和光伏产业的广泛关注。其中吸收层大多采用MA⁺阳离子，但是MA由于其在受热，潮湿和光照下容易分解而导致电池稳定性差。与传统的MAPbI₃相比，FAPbI₃钙钛矿由于优秀的热稳定性而引起更多的关注。通常情况下具有优异光学活性的α相FAPbI₃在潮湿环境中会自发转变为非光学活性的黄相δ-FAPbI₃，因此解决基于FAPbI₃钙钛矿相稳定性对于实现钙钛矿太阳能电池工业生产具有至关重要的意义。

近日，瑞士洛桑联邦理工学院刘宇航（Liu Yuhang）博士等人通过逐步退火的方法获得稳定的纯α相FAPbI₃，并在钙钛矿和空穴吸收层间制备二维的IBA₂FAPb₂I₇ 钙钛矿层。修饰后的钙钛矿电池光电压高达1113 mV，最高光电转化效率为22.7%。值得注意的是，通过该方法制备的钙钛矿电池具有优异的稳定性能，在经过700小时全太阳光的照射下，光电转化效率仍能保持在初始效率的95%左右。

图1. (a) 170 ℃ 退火处理30min；(b) MACl处理和未处理过的FAPbI₃钙钛矿XRD图；(c) 120 ℃退火5min后170 ℃退火25min; (d) 80 ℃退火3min, 120 ℃退火5min后170 ℃退火22min。

图2. (a) IBA⁺化学结构和IBAI二维钙钛矿示意图；(b) 2D-IBA₂PbI₄ 钙钛矿GIWAXS图；(c) FAPbI₃膜与FAPbI₃/ 2D-IBA₂Pb₂I₇ XRD图。

图3. (a-b) FAPbI₃和FAPbI₃/2D-IBA₂Pb₂I₇GIWAXS图；(c) GIWAXS径向综合；(d) FAPbI₃和FAPbI₃/ 2D-IBA₂Pb₂I₇ TRPL结果图。

图4. FAPbI₃和FAPbI₃/2D-IBA₂Pb₂I₇ (a) J-V曲线；(b) IPCE曲线；(c) V_oc、FF和PCE统计矩阵图；(d-e) 80 ℃全太阳光下电池老化图。

相关论文发表于Angew. Chem. Int. Ed. 杂志。

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Stabilization of highly efficient and stable phase-pure FAPbI₃ Perovskite Solar Cells by Molecularly Tailored 2D-Overlayers

Yuhang Liu, Seckin Akin, Alexander Hinderhofer, Felix T. Eickemeyer, Hongwei Zhu, Ji-Youn Seo, Jiahuan Zhang, Frank Schreiber, Hong Zhang, Shaik M. Zakeeruddin, Anders Hagfeldt, M. Ibrahim Dar, Michael Grätzel

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202005211