有机-无机杂化钙钛矿中不可避免的离子迁移会触发它们自身的化学反应和光解，对钙钛矿太阳能电池的运行稳定性构成重大挑战。这在有机阳离子从钙钛矿晶格中分离出来的情况下尤为明显，这使得它们更容易发生质子化并导致材料降解。
在本文中，安徽大学Haiying Zheng、大连理工大学Guozhen Li和中科院Xu Pan等人通过在 L-精氨酸 （L-Arg） 2D/3D 钙钛矿中构建多个氢键来解决有机阳离子迁移问题。理论计算表明，L-Arg 的引入在每个迁移步骤中显着增加了 FA+/MA+ 的能垒，有效地固定了 FA+/MA+。使用异丙醇 （IPA） 的浸泡实验进一步证实，从宏观和微观角度观察到，L-Arg 在阻碍钙钛矿内 FA+/MA+ 的迁移方面起着令人信服的作用。此外，由于 L-Arg 和钙钛矿之间的强相互作用，L-Arg 充当成核中心，减慢钙钛矿晶体的生长速度并促进高质量钙钛矿薄膜的形成。
最后，基于 L-Arg 的器件实现了令人印象深刻的 24.62% 的效率，降低了磁滞，并且在湿度和热老化测试中具有出色的稳定性，这归因于抑制离子迁移和低缺陷、高质量的 2D/3D 钙钛矿薄膜。
C. Wang, H. Zheng, X. Dong, F. Chen, C. Wu, G. Liu, X. Pan, Lock FA/MA Cations by Constructing Multiple Hydrogen Bonds for Efficient and Stable 2D/3D Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2024, 2416330.
https://doi.org/10.1002/adfm.202416330
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