Small Methods：通过低温相转变制备高纯α-FAPbI3钙钛矿太阳能电池

研究亮点：

1. 1. Cl-PACl可取代MACl在80℃时优先形成二维模板，诱导形成的δ-FAPbI3向α-FAPbI3转变，降低α-FAPbI3的形成温度。

   2. 在二维模板引导下形成的α-FAPbI3在(100)平面方向上具有更集中的结晶取向。

   3. .低温相转变过程降低了δ-FAPbI3的晶格膨胀，从而有效降低了钙钛矿的面内残余应力。

   4. 残余在晶界处的Cl-PA+可以起到锚定晶体结构和抵抗水分侵蚀的作用。因此，钙钛矿膜的稳定性大大提高。

   α-FAPbI3在制备和稳定性上的关键问题
   

α-FAPbI3由于具有较高的热稳定性和更适合的光学带隙(~1.48 eV)，是近年来制备高效钙钛矿太阳能电池的首选材料。目前基于α-FAPbI3的钙钛矿太阳能电池光电转换效率已达25.7%，但是采用常用的MACl作为添加剂通过高温退火制备的α-FAPbI3钙钛矿薄膜由于MA+在晶格中的残留以及残余应力的存在表现出较差的湿稳定性。为了避免湿热不稳定的MA+对于α-FAPbI3性能的影响，研究人员已经探究了多种策略，包括采用新的添加剂来代替MACl的作用以及采取新的制备工艺。然而，基于这些策略制备出来的纯α-FAPbI3钙钛矿太阳点电池的光电转换效率普遍不高，同时也没有解决高温退火带来的残余应力的问题。所以，如何制备出高效且稳定的α-FAPbI3钙钛矿太阳能电池仍然是一个挑战。

二、成果简介

鉴于目前α-FAPbI3在制备和稳定性上的问题，上海交通大学的研究者陈俊超团队报道了一种低温相转变制备α-FAPbI3的方法。通过Cl-PACl在低温下优先形成的二维模板可以降低α-FAPbI3的形成温度，指导δ-FAPbI3向α-FAPbI3转变。这样获得的钙钛矿膜具有较高的晶体取向度和较低的残余应力。结合后退火过程，大部分Cl-PACl从钙钛矿中挥发，伴随着二维模板的解体。残余的Cl-PA+主要集中在靠近钙钛矿表面层的晶界处，稳定α-FAPbI3，钝化缺陷。基于此，制备得到的α-FAPbI3钙钛矿太阳能电池的PCE达到23.03%，并展现出优异的稳定性。

三、图片精选

四、小结

综上可知，本研究通过2D模板指导α-FAPbI3在低温下的形成，有效的降低了钙钛矿的残余应，同时提升了结晶取向，从而制备出高纯度且高效稳定的α-FAPbI3钙钛矿太阳能电池。

五、参考文献

Low-Temperature Phase-Transition for Compositional-Pure α-FAPbI3 Solar Cells with Low Residual-Stress and High Crystal-Orientation, Small Methods 2022, 2200933.

DOI: 10.1002/smtd.202200933

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/smtd.202200933

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