钙钛矿电池成本低，效率高，是当前最具应用潜力的新型光伏技术。而全无机钙钛矿（CsPbI3）凭借其固有的稳定性优势，具有巨大的应用价值。然而，其高温结晶过程严重制约了其在柔性器件中的应用。近日，香港118现场直播站物理与电子科学学院方俊锋、李晓冬团队聚集反向钙钛矿电池，在前期表界面能带调控的基础上（Adv. Mater. 2024, 2410273；Adv. Mater. 2024, 2311025），针对CsPbI3结晶温度高的问题，提出Cs—I键弱化策略，有效实现CsPbI3的低温结晶，率先制备出柔性的CsPbI3钙钛矿电池。相关成果以“Low-Temperature Processed CsPbI3 for Flexible Perovskite Solar Cells Through Cs─I bond Weakening”为题发表于Advanced Energy Materials。
Advanced Energy Materials刊发华东师大李晓冬、方俊锋团队研究成果
ABX3钙钛矿的结晶过程大致可以分为两步：1）起始的PbI2与I-配位，形成[PbI6]4-八面体；2）A位离子插入[PbI6]4-八面体间隙，形成钙钛矿。对于CsPbI3，由于Cs-I键长短，Cs-I间结合力强，难以有效解离出足够的I-离子来与PbI2配位形成[PbI6]4-八面体。因此，往往需要高温来促使Cs-I的解离（~340或180°C），远远超过了当前柔性衬底（PET/PEN）的耐受温度。目前几乎所有的CsPbI3电池都基于硬质的玻璃基底，如何实现柔性的CsPbI3电池仍是领域内一大挑战。
Cs-I弱化策略实现CsPbI3低温结晶示意图
针对此，李晓冬和方俊锋团队提出Cs-I弱化策略，利用咪唑磺酸盐SMCl与Cs-I间的配位作用，弱化Cs-I键并加速Cs-I的解离，从而显著降低CsPbI3的结晶温度。在90°C下就可以实现CsPbI3由黄相到黑相的转变，从而制备出效率达到13.86%的柔性CsPbI3电池。这也是当前柔性CsPbI3器件的最高效率。此外，相关柔性电池表现出优异的耐弯折性能，经过36000次弯折实验后，电池效率几乎没有损失。
柔性CsPbI3钙钛矿电池及其弯折实验
相关研究得到国家重点研发计划、国家基金委（杰青、面上）以及上海市科委“双碳”项目的资助。
附：
论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202404293
来源｜物理与电子科学学院、科技处 编辑｜蒋萱 编审｜郭文君
