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通过引入1,1,1-三甲基肼阳离子提升MA基钙钛矿太阳能电池的光伏性能与本征稳定性

DOI：10.1021/acsami.9b13701 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 限制基于甲脒（MA）的钙钛矿材料广泛研究与推广的最关键原因在于，其相比甲铵（FA）基钙钛矿存在固有不稳定性。因此，有必要开发一种简单有效的方法来提升其本征稳定性。本研究首次将1,1,1-三甲基肼阳离子（TMH+）引入MAPbI3体系，制备出高性能混合阳离子钙钛矿太阳能电池（PSCs），通过改善薄膜结晶与形貌使光电转换效率（PCE）提升至19.86%。一方面，TMH+稍大的离子尺寸与MAPbI3的低容忍因子形成互补，从而增强结构稳定性；另一方面，TMH+中的甲基基团有助于提升甲脒基钙钛矿的疏水性。更重要的是，肼基团能有效抑制钙钛矿中Pb0的产生——这是降解过程的初始阶段。最终使PSCs的本征稳定性显著提高：在45±5%相对湿度下老化1800小时和85°C高温下老化200小时后，未封装器件分别保持初始PCE的77%和79%。该工作为通过选择具有特殊结构和化学基团的适配阳离子，在降解源头增强甲脒基钙钛矿耐湿性及本征稳定性提供了新设计思路。
作者： Guozhen Liu，Shendong Xu，Haiying Zheng，Xiaoxiao Xu，Huifen Xu，Liying Zhang，Xianxi Zhang，Fantai Kong，Xu Pan
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研究概述 实验方案

研究目的

通过将1,1,1-三甲基肼阳离子（TMH+）引入MAPbI3，开发一种简单有效的方法来提高MA基钙钛矿的本征稳定性，从而制备高性能混合阳离子钙钛矿太阳能电池（PSCs）。

研究成果

将TMH+掺入MAPbI3中可显著提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能和本征稳定性。最佳浓度（7.5%）的TMH+能改善结晶度、形貌及疏水性，使光电转换效率高达19.86%，并增强器件在潮湿和高温环境下的稳定性。该方法为提升MA基钙钛矿太阳能电池的性能与稳定性提供了新设计策略。

研究不足

该研究聚焦于TMH+掺入MAPbI3及其对光伏性能和稳定性的影响。潜在局限性包括该方法的可扩展性以及超出测试范围的不同环境条件下的长期稳定性。

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