【钙钛矿】Small：胶带与钙钛矿的故事-撕出高稳态表面

有机-无机金属卤化物钙钛矿（MHPs）由于其吸收系数高、带隙可控、载流子寿命长以及迁移率高等特性，已被广泛应用于太阳能电池器件当中。其中，甲脒阳离子钙钛矿（FAPbI₃）是公认获取高效率电池器件的基础，基于该成分目前已取得了25.7%的最高光电转换效率。然而，FAPbI₃的相稳定性是限制其应用的主要障碍之一， 在工作条件下，黑色的α-FAPbI₃可转变为非钙钛矿结构的δ-FAPbI₃，导致电池性能急速衰减。因此，提高α-FAPbI₃的相稳定性一直是该领域的重点研究方向之一。

目前，包括成分工程、添加剂钝化策略等已被广泛采用来调节钙钛矿晶格尺寸或晶粒构型，以期提高α-FAPbI₃的热力学稳定性。然而，相对于其他成分钙钛矿，FAPbI₃独特的晶格应变属性使其更容易在表面引起缺陷，比如，FA空位（V_FA），I空位（V_I）以及悬空键等，这些表面缺陷可与外部水分子相互作用并降低晶体结构的稳定性，触发钙钛矿相变甚至分解。由此可见，调控钙钛矿的表面态对于提高α-FAPbI₃的稳定性具有重要的作用。材料表面态的微观调控除了可以使用精准的化学手段调控外，还可以使用相对较“粗糙”的机械物理法。2004年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫使用胶带从石墨中成功剥离出石墨烯，这一种看似简单的物理方法实现了原子级别的材料合成，突破了科学家们的理论认知。

基于此，湖北大学材料学院吴聪聪博士和美国宾夕法尼亚州立大学王凯博士报道了一种简单而通用的方法，称为胶带剥离法（PZ），在钙钛矿表面附着和剥离Kapton胶带来实现钙钛矿表面缺陷态的去除和器件封装的双重功效。如示意图所示，由于有机硅基粘合剂与钙钛矿表面缺陷原子间的化学键合作用，剥离胶带可以容易地去除钙钛矿表面的缺陷，降低表面的陷阱态密度；同时，粘胶中的机硅成分可以转移到钙钛矿表面，使钙钛矿薄膜表面发生硅化，可做为原子尺度保护层使钙钛矿晶体免受外界水分子的侵蚀。这两种功能赋予α-FAPbI₃钙钛矿坚固的表面以抵抗相变，并且还可以提高界面电荷转换性能，提升电池器件的转换效率。此外，该工作发现胶带剥离法还适用于其他成分钙钛矿，这种看似“粗糙”的物理方法却能快速有效的达到提高稳定性的目的，并且该方法还与规模化生产相兼容，为钙钛矿表面缺陷钝化和稳定性的提高提供了一种简单而实用的新方法。