西电团队在钙钛矿光伏器件研究取得重要突破：首次实现氟离子直接掺杂

西电团队在钙钛矿光伏器件研究取得重要突破：首次实现氟离子直接掺杂

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澎湃

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近日，西安电子科技大学前沿交叉研究院柔性电子研究中心常晶晶教授团队在钙钛矿光伏器件研究领域取得重要突破。团队提出了一种在卤化物钙钛矿晶格中直接引入具有强电负性的氟离子，以抑制钙钛矿离子迁移并稳定晶相的策略。该研究成果发表在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，影响因子达16.6。

钙钛矿光伏器件的性能退化和稳定性问题一直是制约其实际应用的关键因素。研究团队通过引入具有强电负性的氟离子（F-），成功提升了钙钛矿材料的稳定性及器件性能。这一创新方法不仅适用于全无机钙钛矿材料，还能应用于有机-无机杂化钙钛矿体系。

研究团队开发了一类新型可挥发增溶性配体——吡啶卤化物，用于辅助溶解PbF2。实验发现，由于F-与钙钛矿中常用的卤素离子（如I-和Br-）之间的离子半径差异较大，F-趋向于占据钙钛矿CsPbI2Br的间隙位置，而非形成八面体骨架结构。

微量的F-（0.2%）掺杂不仅能增大钙钛矿薄膜的晶粒尺寸，延长载流子寿命，改善表面疏水性，而且同时抑制了离子迁移和相分离现象，进一步优化了钙钛矿材料的电学性能和稳定性。

在标准太阳光AM 1.5G条件下，CsPbI2Br器件效率达到了17.78%，相较于未处理的钙钛矿器件显著提高了22%。在室内光照条件下，F-诱导的缺陷抑制对器件性能提升更为显著，效率从30.43%提升至38.01%。该器件在储存或连续光照条件下，经过1000多个小时仍能保持初始效率的98%（94%）。

此外，F-也可以借助这种增溶性配体直接引入到有机-无机杂化钙钛矿晶格中，大大抑制了离子迁移并稳定了晶相，从而获得了高效稳定的两步法制备的FAPbI3器件，其效率达到了25.10%。

这一成果标志着首次在一般钙钛矿薄膜晶格中实现F-的直接引入，为提升钙钛矿器件的性能与稳定性开辟了新的技术途径和方法。