中间相促进CsPbIBr2晶体生长以消除高效无机钙钛矿太阳能电池的卤素相分离

混合卤化物钙钛矿材料由于易于调整光学带隙,在叠层太阳能电池、光伏建筑一体化和波长可调的发光器件等方面显示出诱人的应用前景.然而,混合卤化物钙钛矿材料在光照或电荷注入的条件下,卤素离子会产生相分离,从而影响光学带隙的稳定性和器件性能的稳定性,严重阻碍其应用前景.本文中,我们将过量PbBr2或CsI加入到最初等化学计量比的PbBr2和CsI前驱体溶液中.当PbBr2过量时,我们观察到CsPbIBr2钙钛矿晶粒尺寸增大,晶界和CsPbIBr2/TiO2的异质结界面处的卤化物相分离得到抑制;少数载流子寿命增加,电流密度-电压(J-V)滞后减弱,太阳能电池性能提高.然而当CsI过量时,所观察到的结果与前者恰恰相反.这是因为在前驱体溶液中加入过量PbBr2,有利于形成Pb(I,Br)2·DMSO络合物和准二维CsPb2(I,Br)5中间相,大大促进了CsPbIBr2晶体的生长和缺陷的消除.因此,通过控制CsPbIBr2前体溶液中的化学成分,引入中间相,促进晶体的生长,从而有效缓解混合卤化物无机CsPbIBr2太阳能电池中的卤化物相分离和器件的J-V迟滞.制备的CsPbIBr2太阳能电池的最高光电转化效率达到9.37％(稳态效率达到8.48％),最大外量子效率超过90％.