东京工业大学的研究人员在一项新研究中证明，α-FAPbI3是一种很有前途的太阳能电池材料，具有立方钙钛矿结构，在室温下是亚稳态的，可以通过在其结构中引入硫氰酸盐(SCN -)等伪卤化物离子来稳定。他们的发现为α-相的晶界稳定和伪卤化物工程提供了新的见解。
这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。
我们每天从太阳接收到的光，如果有效利用，可以帮助我们解决目前的全球能源危机，以及我们对气候变化的关注。具有良好光物理特性(即光吸收)的材料被用于设计太阳能电池，将太阳光转化为电能。
最近在这方面取得进展的一种材料是α-甲脒碘化铅或α-FAPbI3(其中FA+ = CH(NH2)2+)，这是一种具有立方钙钛矿结构的晶体固体。
由α-FAPbI3制成的太阳能电池具有25.8%的转换效率和1.48 eV的能量缺口，具有非常理想的实际应用规格。不幸的是，α-FAPbI3在室温下是亚稳态的，在水或光的作用下会发生相变到δ-FAPbI3。δ-FAPbI3的能隙远远大于太阳能电池应用的理想值，因此α-相的保存对于实际应用至关重要。
为了克服这个问题，由东京工业大学副教授Takafumi Yamamoto领导的研究小组最近提出了一种稳定α-FAPbI3的新策略。该团队通过引入假卤化物阴离子硫氰酸盐(SCN -)来研究α-FAPbI3的稳定机制。
“先前的研究表明，FAPbI3表面阴离子从碘化物(I -)部分替换为SCN -离子，可以稳定α-相。然而，目前尚不清楚SCN -离子是如何在钙钛矿晶格中结合并增加界面稳定性的，”Yamamoto博士解释说。
该团队首次制备了硫氰酸盐稳定的伪立方钙钛矿单晶和粉末样品。结构分析表明，其具有立方钙钛矿的√5倍上部结构，具有有序的柱状缺陷，构成α′相。结果表明，该材料在干燥的室温环境下热力学稳定，能带隙为1.91 eV。
研究小组发现，在含有δ相的样品中，α′相的存在促进了δ到α相的转变，使转变温度降低了100多K。他们指出，α′相中的缺陷有序模式可以在孪晶边界形成重合点阵，从而通过降低α′相的成核能或通过外延实现热力学稳定来实现α′相的稳定。
研究人员获得的这些见解可以鼓励进一步研究空位排序和缺陷容忍度对卤化物钙钛矿稳定性的影响。Yamamoto博士总结说:“这项工作表明，α-FAPbI3可以通过伪卤化物和晶界工程来稳定，这可能对科学家们开发具有理想带隙和优异转换效率的新型热力学稳定的太阳能电池材料有益。”
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希望本篇文章《利用硫氰酸盐替代稳定卤化物钙钛矿的新发现》能对你有所帮助！
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