2020年10月14日，廈門大學鄭南峰教授、傅鋼教授和北京大學江穎教授及其合作研究人員在Nature報道了一種有效的表面配位化學鈍化的策略，可以實現(xiàn)從Cu箔到Cu納米線等各種尺度Cu材料的抗氧化。研究表明，這種獨特的銅防腐技術，甲酸根起到重要作用。在甲酸鈉的作用下，Cu表面重構為Cu(110)，并形成了長程有序且致密的由甲酸銅二聚體和O2-(或氫氧根)構成分子鈍化層。這種獨特的表面配位結構有效阻礙了O2在表面的吸附和活化，同時不影響Cu的本征導電和導熱性質。今天，這個甲酸根陰離子，在另一個領域，也發(fā)揮重要作用！
第一作者：Jaeki Jeong, Minjin Kim, Jongdeuk Seo, Haizhou Lu通訊作者：Jin Young Kim, Michael Gr?tzel, Anders Hagfeldt, Dong Suk Kim通訊單位：韓國蔚山科學技術院（UNIST），瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL），韓國能源研究所（KIER）ABX3形式的金屬鹵化物鈣鈦礦，在吸收光能量、薄膜光伏器件領域中受到廣泛關注，具有較高的應用前景。ABX3型鈣鈦礦的組成眾多，其中傳統(tǒng)立方α-晶相的FAPbI3在各種組成中作為太陽能電池材料的效率和穩(wěn)定性都比較優(yōu)異，因此有效的優(yōu)化其性能對于鈣鈦礦太陽能電池相關研究而言非常關鍵。有鑒于此，韓國蔚山科學技術院（UNIST）Jin Young Kim，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）Michael Gr?tzel、Anders Hagfeldt，韓國能源研究所（KIER）Dong Suk Kim等合作在Nature上于2021年4月5日上線相關最新工作進展。該論文中作者通過一種“陰離子工程”，通過類鹵陰離子HCOO-實現(xiàn)了消除鈣鈦礦薄膜、晶界中的陰離子缺陷位點，提高了鈣鈦礦薄膜的晶化度。通過HCOO-類鹵素陰離子工程處理的電池最高效率達到25.6 %（認證電池效率達到25.2 %），能夠進行長達450 h的穩(wěn)定工作，電致熒光強度的外量子效率達到10 %。本文為消除鈣鈦礦太陽能薄膜中大量有害晶格缺陷提供了一種直接的方法，為改善溶液合成鈣鈦礦薄膜提高性能給出了解決方案。Br-、Cl-、SCN-目前是比較常用的改善鈣鈦礦薄膜晶化度、穩(wěn)定性的陰離子。HCOO-作為類鹵素陰離子在MAPbI3基鈣鈦礦太陽能電池中得以應用，有兩篇報道指出MAHCOO通過調(diào)控鈣鈦礦薄膜的生長改善MAPbI3薄膜的質量，但是也有人認為HCOOH改善了含MA鈣鈦礦薄膜的晶化速率。總之，以往相關博愛到中主要從甲酸改善薄膜MAPbI3的形貌、晶化、生長過程。目前對HCOOH改善鈣鈦礦薄膜的基本過程并未得到很好的理解。作者在本文工作中研究了HCOO-陰離子在消除鹵素缺陷，具體消除FAPbI3中的晶格缺陷作用，從而在鈣鈦礦薄膜電池中實現(xiàn)了超過25 %的效率、電致熒光外量子效率超過10 %（對照組的量子效率僅僅2.2 %）。此外，發(fā)現(xiàn)HCOO-能夠對影響穩(wěn)定性的碘離子移動過程產(chǎn)生干擾。HCOO-的離子粒徑較小，能夠消除碘缺陷位點，改善了光生載流子的非輻射復合行為，對填充因子、Voc都起到改善作用。當在溶液中加入2 % FAHCOO，有效的改善FAPbI3薄膜的晶化度、FAPbI3晶粒的粒徑。作者通過分子動力學模擬、固體NMR、太陽能電池器件的光電性質測試，對HCOO-陰離子鈍化FAPbI3鈣鈦礦器件的作用進行研究，為實現(xiàn)接近理論電池效率極限提供了一種有效的簡單方案。Jeong, J., Kim, M., Seo, J. et al. Pseudo-halide anion engineering for α-FAPbI3 perovskite solar cells. Nature (2021).DOI: 10.1038/s41586-021-03406-5https://www.nature.com/articles/s41586-021-03406-5
