多功能離子液體作溶劑 鈣鈦礦不再“怕潮濕” 近日在國際頂級(jí)期刊《科學(xué)》發(fā)表

、可柔性等優(yōu)勢成為研究熱點(diǎn)。在傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中，鈣鈦礦光伏材料怕水、怕空氣，尤其是以甲脒基鈣鈦礦為代表的鈣鈦礦光伏材料非常“敏感”，需要在惰性氣體的保護(hù)下才能制備。同時(shí)在現(xiàn)有認(rèn)知范圍內(nèi)，只有不超過5種溶劑能被應(yīng)用到鈣鈦礦材料中，如此多的“痛點(diǎn)”讓其擴(kuò)大應(yīng)用舉步維艱。

“為什么不大膽假設(shè)一下鈣鈦礦也可以在高濕度的空氣環(huán)境中制備?”很快，陳永華團(tuán)隊(duì)將研究焦點(diǎn)集中到尋找一種環(huán)境友好

、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、可調(diào)和的溶劑上。2017年，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種綠色的質(zhì)子型離子液體，因其官能團(tuán)的特殊性被引入制備過程。

“離子液體獨(dú)特的陰離子和陽離子結(jié)構(gòu)能夠在溶液中形成龐大的氫鍵網(wǎng)絡(luò)

，同時(shí)，有機(jī)陰離子與金屬鹵化物形成螯合物來調(diào)節(jié)前驅(qū)體溶液的性質(zhì)。其獨(dú)特的化學(xué)作用能夠有效調(diào)控鈣鈦礦的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過程，從而生長出高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。”論文共同第一作者說。

基于離子液體的特性，研究團(tuán)隊(duì)在2020年構(gòu)建出了高效穩(wěn)定的層狀鈣鈦礦太陽能電池

，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到18.06%。

甲脒基鈣鈦礦由于優(yōu)異的性質(zhì)，被認(rèn)為是最有希望接近理論極限效率的材料

，然而其穩(wěn)定性差，極易在高濕度條件下分解。團(tuán)隊(duì)從多功能離子液體溶劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備出發(fā)，發(fā)現(xiàn)離子液體甲酸甲胺的羰基可以與碘化鉛中的鉛產(chǎn)生螯合作用，胺基與碘形成氫鍵作用。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

，離子液體甲酸甲胺作鈣鈦礦前驅(qū)體溶劑所制備的器件最終實(shí)現(xiàn)了高達(dá)24.1%的光電轉(zhuǎn)化效率，并且，未封裝的器件在85攝氏度持續(xù)加熱和持續(xù)光照下，分別保持其初始效率的80%和90%達(dá)500小時(shí)。

綠色無毒、穩(wěn)定高效