大连化物所刘生忠最新AEM：真正醇基绿色溶液法制备稳定PSCs

主要内容

近年来，钙钛矿太阳能电池（PSCs）凭借其高光电转换效率、低成本等优势，已成为可再生能源应用领域的一项变革性技术，被视为未来太阳能利用的重要发展方向。然而，目前钙钛矿太阳能电池在制备过程中广泛使用有毒有机溶剂，如N,N - 二甲基甲酰胺（DMF）等，这些溶剂不仅对环境造成污染，还对人体健康存在潜在威胁，严重阻碍了其大规模工业化进程。

面对这一情况，由中核光电首席科学家、董事、副总经理，中科院大连化学物理研究所刘生忠研究员，陕西师范大学翟鹏副研究员、任丽霞学科博士后以及大湾区大学于华教授强强联合带领的团队，从循环经济和绿色化学的角度出发，首次开发出以醋酸铅（Pb(Ac)₂）为铅源、绿色醇类为溶剂制备钙钛矿的方法，为解决钙钛矿太阳能电池制备过程中的环保难题提供了新思路。

该团队深入剖析了Pb(Ac)₂/钙钛矿转化的各个阶段，揭示了其逐步转化机制：Pb(Ac)₂首先转化为中间产物MAPbI₃₋ₓAcₓ，随后通过阴离子交换反应进一步转化为MAPbI₃。在整个转化过程中，从钙钛矿骨架中去除乙酸根离子（Ac⁻）的环节是整个转化过程中最慢、起决定性作用的环节，也就是速率决定步骤。因此，团队通过引入造孔添加剂（碳酸氢钠，NaHCO₃），精心设计了疏松多孔的Pb(Ac)₂支架结构。这种独特的结构就像为离子搭建了“高速通道”，有效加速了离子扩散以及与有机铵盐的反应。

在本研究中，团队系统探究了Pb(Ac)₂向钙钛矿转化的详细过程，明确了中间产物的形成以及阴离子交换的过程。此外，还引入了一种无机造孔剂，以进一步加速Pb(Ac)₂与有机铵盐之间的反应。值得注意的是，由碳酸氢钠（NaHCO₃）添加剂促进的钙钛矿转化反应显著增强，同时提升了钙钛矿太阳能电池的光伏性能和稳定性。得益于这种优化的纳米结构，经NaHCO₃处理的MAPbI₃钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）达到了22.03%，这是目前使用Pb(Ac)₂制备的钙钛矿太阳能电池中的最高效率值之一，且与使用有毒PbI₂/DMF体系制备的钙钛矿太阳能电池的效率相当，实现了在环保前提下不降低电池性能的目标。

这一研究成果具有重要意义。它不仅为钙钛矿太阳能电池的环保型制备提供了切实可行的方法，打破了传统制备方法对有毒溶剂的依赖，而且所达到的高光电转换效率证明了绿色制备方法的可行性，为钙钛矿太阳能电池的大规模工业化生产铺平了道路。总之，该团队的研究为钙钛矿材料的真正绿色合成开辟了道路，有望推动整个太阳能行业向更加环保、可持续的方向发展。

文献信息

AuthenticAlcohol-BasedGreen-SolutionProcessingofStablePerovskiteSolarCells

JiarongWu,LixiaRen,YujieZhu,XingLi,YujieLiu,HuaYang,YanruiZhang,JingjingXin,RunkangWang,HuaYu,Shengzhong(Frank)Liu,PengZhai

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202503352