主要内容

近年来，钙钛矿太阳能电池（PSCs）凭借其*光电转换效率、低成本等优势，已成为可再生能源应用领域的一项变革性技术，被视为未来太阳能利用的重要发展方向。然而，目前钙钛矿太阳能电池在制备过程中广泛使用有毒有机溶剂，如N,N - 二甲基甲酰胺（DMF）等，这些溶剂不仅对环境造成污染，还对人体健康存在潜在威胁，严重阻碍了其大规模工业化进程。

面对这一情况，由中核光电首席科学家、董事、副总经理，中科院大连化学物理研究所刘生忠研究员，陕西师范大学翟鹏副研究员、任丽霞学科博士后以及大湾区大学于华教授强强联合带领的团队，从循环经济和绿色化学的角度出发，首次开发出以醋酸铅（Pb(Ac)₂）为铅源、绿色醇类为溶剂制备钙钛矿的方法，为解决钙钛矿太阳能电池制备过程中的环保难题提供了新思路。

该团队深入剖析了Pb(Ac)₂/钙钛矿转化的各个阶段，揭示了其逐步转化机制：Pb(Ac)₂首先转化为中间产物MAPbI₃₋ₓAcₓ，随后通过阴离子交换反应进一步转化为MAPbI₃。在整个转化过程中，从钙钛矿骨架中去除乙酸根离子（Ac⁻）的环节是整个转化过程中*慢、起决定性作用的环节，也就是速率决定步骤。因此，团队通过引入造孔添加剂（碳酸氢钠，NaHCO₃），精心设计了疏松多孔的Pb(Ac)₂支架结构。这种独特的结构就像为离子搭建了“*速通道”，有效加速了离子扩散以及与有机铵盐的反应。

在本研究中，团队系统探究了Pb(Ac)₂向钙钛矿转化的详细过程，明确了中间产物的形成以及阴离子交换的过程。此外，还引入了一种无机造孔剂，以进一步加速Pb(Ac)₂与有机铵盐之间的反应。值得注意的是，由碳酸氢钠（NaHCO₃）添加剂促进的钙钛矿转化反应显著增强，同时提升了钙钛矿太阳能电池的光伏性能和稳定性。得益于这种优化的纳米结构，经NaHCO₃处理的MAPbI₃钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）达到了22.03%，这是目前使用Pb(Ac)₂制备的钙钛矿太阳能电池中的**效率值之一，且与使用有毒PbI₂/DMF体系制备的钙钛矿太阳能电池的效率相当，实现了在环保前提下不降低电池性能的目标。

这一研究成果具有重要意义。它不仅为钙钛矿太阳能电池的环保型制备提供了切实可行的方法，打破了传统制备方法对有毒溶剂的依赖，而且所达到的*光电转换效率证明了绿色制备方法的可行性，为钙钛矿太阳能电池的大规模工业化生产铺平了道路。总之，该团队的研究为钙钛矿材料的真正绿色合成开辟了道路，有望推动整个太阳能行业向更加环保、可持续的方向发展。

文献信息

Authentic Alcohol-Based Green-Solution Processing of Stable Perovskite Solar Cells

Jiarong Wu, Lixia Ren, Yujie Zhu, Xing Li, Yujie Liu, Hua Yang, Yanrui Zhang, Jingjing Xin, Runkang Wang, Hua Yu, Shengzhong (Frank) Liu, Peng Zhai

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202503352

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