半角公式推导过程_研究揭示钙钛矿溶液的老化过程及解决方案

在过去十年中，钙钛矿太阳能电池技术发展迅速，最新认证的光电转换效率高达25.2%钙钛矿太阳能电池的效率在很大程度上取决于钙钛矿光活性层的晶体质量，这也是溶液法制备钙钛矿薄膜时需要考虑的首要问题。

需要一定的温度和搅拌，以确保前驱体在溶液法制备钙钛矿薄膜之前完全溶解，该过程在未来的工业生产过程中可能会更长因此，要求钙钛矿前体溶液组合物保持稳定对于甲胺铅碘单一体系，只要溶液体系充分密封，材料本身就非常稳定。然而，当甲胺和甲脒在溶液体系中共存时，溶液的衰变特别明显。因此，每次器件制造前都需要准备新的溶液。这不仅给器件研究带来复杂性，也带来极大的不可控性，已经成为钙钛矿器件发展的重要障碍。

为了解决这一问题，中国科学院青岛生物能源与工艺研究所的崔光磊和布淑萍研究员最近对钙钛矿前驱体溶液的老化过程进行了深入研究。研究人员发现甲胺离子和甲脒离子的混合有机阳离子钙钛矿溶液中发生了明显的副反应，并找到了抑制这些副反应的溶液，证明提高钙钛矿前驱体溶液的稳定性是进一步提高电池光电效率和增强器件重复性的关键。研究结果发表在《化学》杂志上

研究人员利用核磁共振技术跟踪溶液老化过程中的组成变化，发现随着时间的延长，钙钛矿溶液中的甲胺碘化物和甲脒碘化物的组成逐渐减少，出现了一些以前没有发现的新化合物。他们最终确定了副反应产物的结构并揭示了其反应机理，这实际上是脱质子化后与甲胺碘化物的加成-消除反应。为了进一步证实这个结论的准确性，他们用化学方法合成了这种物质，用的是同样的核磁共振信号。

发现问题就是为了解决这个问题。然后研究人员将硼酸三乙酯引入溶液中，利用硼的空轨道与甲胺碘化物碘离子之间的相互作用来限制其去质子化，从而有效地限制了与甲脒碘化物的进一步加成-消除反应，达到提高钙钛矿前驱体溶液稳定性的目的。硼酸三乙酯是一种常用的低沸点溶剂，在后续薄膜的加热过程中会完全挥发，不会残留在钙钛矿薄膜中，这对制备高质量的钙钛矿薄膜尤为重要

此外，研究人员还研究了其他可能的副反应，如之前报道的溶剂分解产生的二甲胺，但此类反应通常发生在非常高的温度下。在制备钙钛矿薄膜的常规工艺中，甲胺和甲脒之间的副反应是主要的，这也解释了为什么很难完全消除甲胺-甲脒复合钙钛矿薄膜中的杂质相。

本研究得到山东省人才工程、省杰出青年基金、创新研究院合作基金、国家杰出青年基金等资助。图

:硼酸三乙酯添加剂对钙钛矿溶液中