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2020-11-30
有机-无机杂化钙钛矿材料具有优异的光学和电学性能，成为近年来光电功能材料领域的研究热点，而高质量的钙钛矿薄膜是提高器件性能和稳定性的关键。由于钙钛矿材料具有快速成核和结晶的特点，简单的溶液涂布工艺很难制备覆盖度高、结晶度高和晶界密度低的钙钛矿薄膜。
在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，中科院化学所绿色印刷重点实验室宋延林课题组科研人员针对钙钛矿溶液涂布存在的成核和结晶问题开展了研究。他们利用甲胺气体置换反应方法，通过有机阳离子交换途径制备高质量的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜(Adv. Mater. 2018, 30, 1804454)和高质量稳定的CH3NH3SnI3钙钛矿薄膜(Angew. Chem.Int. Ed. 2019, 58, 6688-6692），以及甲脒气体置换制备CH3NH3SnI3钙钛矿薄膜(Adv. Sci. 2020, 7, 190347)。
最近，课题组与天津大学科研人员合作，利用甲胺辅助重结晶方法原位制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜，制备的钙钛矿薄膜厚度仅几百纳米，晶粒达到1-2 mm, 同时钙钛矿薄膜具有单一的(110)取向，他们利用SEM，XRD，TEM和EBSD对钙钛矿薄膜进行系统的表征。制备的钙钛矿薄膜具有较低的缺陷态密度和较长的载流子寿命，对应的光伏电池光电转化效率达到21.36%，该研究成果近日发表于Nat. Commun. (2020, 11:5402），通讯联系人是蒋克健副研究员、宋延林研究员和天津大学周雪琴教授，第一作者是硕士生范昊宸和李凤珠。
图1 CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的系统表征
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