Angew. Chem. ：功能化石墨烯纳米片管理碘化铅以提高钙钛矿太阳能电池稳定性

铅卤化物钙钛矿太阳能电池具有与硅太阳能电池相当的功率转换效率，但其稳定性问题限制了产业化进程。因此，解决长期稳定性缺陷变得越来越重要。在钙钛矿制备过程中，引入过量的PbI₂有助于晶体生长和缺陷修复，但其易分解为金属（Pb₀）和碘气（I₂），加速设备在操作条件下的性能衰减。因此，稳定过量PbI₂对提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性至关重要。

近日，河南大学李萌教授、意大利那不勒斯腓特烈二世大学Ece Aktas博士、德国柏林自由大学Siegfried Eigler教授、德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心Antonio Abate教授等团队通过合成功能化氧基石墨烯纳米片有效管理钙钛矿中过量的PbI₂，该纳米片提供锚定位点稳定残余PbI₂并修复钙钛矿晶界缺陷，从而减少电荷复合损失并提高自由电荷的抽取效率，显著提升了高性能器件的长期运行稳定性。

二维材料可通过引入功能基团实现多功能化。在此研究中，设计的功能化石墨烯纳米片实现了缺陷去除和晶体稳定两方面的功能。该石墨烯纳米片的处理不仅使钙钛矿薄膜更加均匀，而且减少了非辐射复合中心。瞬态表面光电压测量研究了纳米片引起的载流子动力学，揭示了钙钛矿薄膜中的电荷分离机制：促进钙钛矿/电子传输材料界面中的电子提取，并诱导了更顺畅的空穴传输。

功能化石墨烯纳米片的引入增强了钙钛矿的自愈能力，最大限度地减少非辐射复合损失。基于功能化石墨烯纳米片优化的反式（p-i-n）钙钛矿太阳能电池的功率转化效率达到了23.7%，器件获得了优异的长期操作稳定性。这项工作提供了一种设计功能化超薄二维网络材料的方法，以实现钙钛矿光伏的高效稳定性，同时也展示了通过操纵 PbI₂ 来稳定钙钛矿晶体用于光伏、电子器件的新视角。

论文信息

Managing Excess Lead Iodide with Functionalized Oxo-graphene Nanosheets for Stable Perovskite Solar Cells

Guixiang Li, Yalei Hu, Meng Li, Ying Tang, Zuhong Zhang, Artem Musiienko, Qing Cao, Fatima Akhundova, Jinzhao Li, Karunanantharajah Prashanthan, Fengjiu Yang, Patryk Janasik, Augustine N. S. Appiah, Sergei Trofimov, Nikolaos Livakas, Shengnan Zuo, Luyan Wu, Luyao Wang, Yuqian Yang, Benjamin Agyei-Tuffour, Rowan W. MacQueen, Boris Naydenov, Thomas Unold, Eva Unger, Ece Aktas, Siegfried Eigler, Antonio Abate

文章第一作者为德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心李桂香博士（现为瑞士洛桑联邦理工学院博士后）和德国柏林自由大学胡亚磊博士（现为法国国家科学研究中心博士后）。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202307395