南昌大学化学学院陈义旺

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南昌大学陈义旺教授、谈利承教授在Adv. Energy Mater.上报道了首次在钙钛矿薄膜中引入氟化的苝四羧酸二酰亚胺(F-PDI) 来提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能、水汽稳定性和热稳定性。导电的F-PDI分子充满钙钛矿薄膜的表面和晶界，能通过晶界钝化缺陷和促进电荷传输，因为F-PDI的羰基和非配位的铅之间形成了螯合。F-PDI和钙钛矿薄膜形成多重疏水结构，保护钙钛矿薄膜免受水汽侵蚀。结果，吸收层分别为MAPbI3 和 Cs0.05 (FA0.83MA0.17)0.95 Pb(Br0.17I0.83)3的钙钛矿太阳能电池的最高能量转换效率分别为18.28% 和 19.26%。钙钛矿太阳能电池不仅在湿度50%的环境中暴露30天，保留了超过80%的初始效率，而且在同样湿度的条件下经过24h的100℃加热后，保留了差不多70%的初始效率。

研究团队首次将F-PDI加入到钙钛矿的晶界和表面，优化了钙钛矿太阳能电池的光伏性能、水汽稳定性和热稳定性。F-PDI和晶界形成化学键，降低了缺陷的密度，促进载流子传输，因此抑制了界面积累和非辐射复合。吸收层为 Cs0.05 (FA0.83MA0.17)0.95 Pb(Br0.17I0.83)3的钙钛矿太阳能电池的最高能量转换效率高达19.26%。重要的是， F-PDI 能阻隔水汽，有益于钙钛矿太阳能电池的湿气稳定性。同时，F-PDI和MA+形成强氢键，改善了钙钛矿太阳能电池的热稳定性。湿气稳定性和热稳定性的强化都通过测试表现出来。这项研究成果为湿气稳定性和热稳定性优异的钙钛矿太阳能电池的商业化指明了方向。

文献链接：High‐Performance Perovskite Solar Cells with Excellent Humidity and Thermo‐Stability via Fluorinated Perylenediimide  （Adv. Energy Mater. 2019,DOI: 10.1002/aenm.201900198）