上海交大陈俊超团队AFM：α-FAPbI3钙钛矿太阳能电池的礼物—具挥发性的二维Ruddlesden-Popper钙钛矿

甲铵盐酸盐（MACl）是制备α-FAPbI3钙钛矿薄膜时最常用的添加剂，所制备的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率不断刷新着世界记录。但是甲铵（MA）会在钙钛矿薄膜中残留，并且MA在高温环境中会持续挥发，使器件的稳定性较差。

上海交通大学材料学院陈俊超团队首次发现2D钙钛矿的热稳定性较差，构成2D钙钛矿的烷基铵同MA一样在薄膜退火时易挥发。以挥发性的2D钙钛矿完全替代MACl制备了组分和相组成更纯的α-FAPbI3钙钛矿薄膜，提高了器件性能和稳定性。主要发现如下：

1. 由大尺寸的烷基铵原位生成的2D钙钛矿在制备α-FAPbI3钙钛矿薄膜时会从薄膜中挥发，该过程可以促进α-FAPbI3钙钛矿的生成。

2. 首次发现2D钙钛矿即使在纯碘体系中依然易发生挥发和逃逸。此外，这项工作系统地揭示了大尺寸的烷基铵和2D钙钛矿的挥发源自烷基铵的去质子化反应，该反应受体系中烷基铵的结构、阴离子的类型、退火温度的影响。在常用的退火工艺中（150°C退火10分钟），各种烷基铵在钙钛矿薄膜中的残余量为0.3-2.3%，远低于MA（7.0%）。

3. 首次观察到烷基铵与甲脒（FA）之间的转氨反应主要在薄膜退火时发生，并且其反应产物（如MFA、TMFA）的热稳定较好。

4. 残余的大尺寸的烷基铵（如噻吩甲铵（TMA）与其转氨反应产物TMFA）锚定在钙钛矿晶界处，赋予了α-FAPbI3钙钛矿薄膜更优异的湿、热稳定性。

主要内容

参考文献

Volatile 2D Ruddlesden-Popper Perovskite: A Gift for α-Formamidinium Lead Triiodide Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2022, 2207177.

https://doi.org/10.1002/adfm.202207177

学术交流QQ群

光伏器件学术QQ群：708759169

光学材料与器件学术QQ群：623864939

钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信

为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2019，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。