AFM環(huán)狀離子液體突破極限：環(huán)境制備鈣鈦礦電池效率近25%，濕熱干小時不衰減！

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的光電轉(zhuǎn)換效率已超過26%，但其制備仍依賴惰性氣氛處理和有毒反溶劑，阻礙了其規(guī)模化發(fā)展。

本文韓國首爾市立大學(xué)Min Kim、群山市國立大學(xué)JungYup Yang和忠南國立大學(xué)Jaewon Lee等人報道了一種在環(huán)境條件（相對濕度<50%）下制備PSCs的方法，采用環(huán)尺寸可調(diào)的N-雜環(huán)銨離子液體（ILs）——1-(2-乙氧基乙基)-1-甲基吡咯烷鎓（PYR+）和1-(2-乙氧基乙基)-1-甲基哌啶鎓（PIP+）——修飾的乙酸乙酯作為反溶劑。對比分析表明，環(huán)尺寸較小的PYR+陽離子不僅能促進(jìn)超薄界面低維鈣鈦礦層的形成、增強(qiáng)（100）α相取向并抑制陷阱態(tài)，還能誘導(dǎo)有益的面內(nèi)壓縮晶格應(yīng)變，共同獲得具有優(yōu)異結(jié)晶質(zhì)量的高質(zhì)量薄膜。在一太陽光照和偏壓下的原位GIWAXS表明，IL處理可防止α→δ相變和PbI?生成，與穩(wěn)定的光電流輸出直接相關(guān)。采用PYR+的PSCs實現(xiàn)了24.7%的冠軍效率，并在濕熱（85°C/85% RH）應(yīng)力下1000小時后仍保持初始效率的90%以上。

這些發(fā)現(xiàn)確立了環(huán)尺寸可調(diào)的N-雜環(huán)銨離子液體作為可擴(kuò)展、多功能添加劑，適用于環(huán)境制備、高性能和耐用的PSCs。

研究亮點：

1. 首次在環(huán)境條件下實現(xiàn)高性能鈣鈦礦太陽能電池制備，采用綠色反溶劑乙酸乙酯，結(jié)合環(huán)尺寸可調(diào)的N-雜環(huán)銨離子液體，實現(xiàn)24.7%的高轉(zhuǎn)換效率。

2. PYR+離子液體誘導(dǎo)形成超薄低維鈣鈦礦界面層與壓縮晶格應(yīng)變，顯著提升薄膜結(jié)晶質(zhì)量、相穩(wěn)定性和載流子傳輸性能。

3. 通過原位GIWAXS揭示離子液體有效抑制α→δ相變與PbI?生成，器件在濕熱測試（85°C/85% RH）1000小時后仍保持90%以上效率，具備優(yōu)異的環(huán)境與操作穩(wěn)定性。

J. Cha, J. Shin, D. Baek, et al. “ Cyclic Structured Ionic Molecules Formulating Multi-Dimensional Perovskite Structures of Highly Stable and Efficient Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e21541.

https://doi.org/10.1002/adfm.202521541

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