空气下光诱导有机金属卤化钙钛矿薄膜的降解机理

葛杨 牟许霖 卢岳 隋曼龄

引用本文: 葛杨, 牟许霖, 卢岳, 隋曼龄. 空气下光诱导有机金属卤化钙钛矿薄膜的降解机理[J]. 物理化学学报, 2020, 36(8): 1905039-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905039 shu
Citation:  Ge Yang, Mu Xulin, Lu Yue, Sui Manling. Photoinduced Degradation of Lead Halide Perovskite Thin Films in Air[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(8): 1905039-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905039 shu

空气下光诱导有机金属卤化钙钛矿薄膜的降解机理

    通讯作者: 卢岳, luyuerr@163.com; 隋曼龄, mlsui@bjut.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研究发展计划(2016YFB0700700), 国家自然科学基金创新研究群体项目(51621003), 国家自然科学基金(11704015), 北京市教育委员会科研重点项目(KZ201310005002), 以及北京市科技创新服务能力建设-高精尖学科建设-材料科学与工程学科项目(PXM2019_014204_500031)资助

摘要: 近几年来钙钛矿材料作为新兴光伏材料取得了巨大的发展进步,但有机无机杂化钙钛矿较差的环境稳定性限制了它的大规模应用。因此深入研究钙钛矿材料的降解机制有助于开发更稳定的钙钛矿光伏器件。本文基于透射电子显微学的微观形貌观察、晶体结构及元素成分表征,详细研究了杂化钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜在光照以及空气共同作用下的降解机理。研究发现,光诱导下CH3NH3PbI3薄膜会与空气中的氧气发生交互作用,同时生成六方晶态PbI2甚至氧化为非晶态化合物PbI2−2xOx (0.4 < x < 0.6),而其衰减位点主要存在于薄膜与空气接触的表面。降解过程中,由于存在着挥发性分解产物(I2,CH3NH2)的大量丢失,薄膜的表面会产生许多小孔洞,继而形成一种蜂窝状的介孔衰竭通道。而这种衰竭方式主要与光照下钙钛矿中光生电子与氧气结合形成超氧根自由基(O2•−)有关,该基团诱导了CH3NH3PbI3向PbI2和非晶氧化态的转变。本文揭示了空气中光照诱导钙钛矿薄膜的降解机理,这将为未来设计和优化更稳定的钙钛矿太阳能电池提供全面的实验数据与理论支持。

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  • 发布日期:  2020-08-15
  • 收稿日期:  2019-05-08
  • 接受日期:  2019-06-06
  • 修回日期:  2019-06-05
  • 网络出版日期:  2019-06-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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