大湾区大学物质科学学院于华教授课题组与大连化物所刘生忠教授、陕西师范大学翟鹏副研究员合作,从循环经济和绿色化学的角度出发,首次开发了一种使用醋酸铅(Pb(Ac)₂)作为铅源、绿色醇类作为溶剂来制备钙钛矿的方法。相关成果以“Authentic Alcohol-Based Green-Solution Processing of Stable Perovskite Solar Cells”为题发表在《Adv. Energy Mater.》上。
大湾区大学物质科学学院、陕西师范大学、大连化物所为论文的通讯单位。通讯作者为大湾区大学于华教授及特任研究员任丽霞博士,大连化物所刘生忠教授及陕西师范大学翟鹏副研究员。
本研究有三大亮点:
1. 开创性绿色溶剂体系:首次实现完全使用绿色醇类溶剂(甲醇/乙二醇)替代传统有毒溶剂(如DMF、DMSO)溶解醋酸铅(Pb(Ac)₂)来制备钙钛矿,真正迈向环境友好型加工。
2. 揭示新颖转化机制:深入阐明了Pb(Ac)₂到钙钛矿的转化并非一步到位,而是经历中间体MAPbI₃₋ₓAcₓ的形成及后续的Ac⁻/I⁻阴离子交换过程,为理解反应动力学提供了新视角。
3. 巧妙的造孔策略与卓越性能:引入NaHCO₃作为造孔剂,其分解产生的CO₂气体形成多孔Pb(Ac)₂支架,极大促进了转化速率和完全性,最终器件效率高达22.03%,同时展现出优异的环境、热和光照稳定性(500小时后仍保持85%以上效率)。
图1 钙钛矿薄膜制备示意图
图2 钙钛矿薄膜质量表征
图3 钙钛矿电池光伏性能与稳定性表征