实验室洪茂椿院士团队Angew & AFM：针对全无机钙钛矿光电材料的“全身氟化”策略

        （一）“全身氟化”策略实现高效稳定的全无机钙钛矿量子点 
        全无机卤化物钙钛矿CsPbX₃（X=Cl、Br、I或其混合物）量子点尽管有着一系列优点，但其仍然受到“柔软”和动态的离子晶格特性的限制。不仅容易产生表面卤素空位等非辐射复合中心，导致发光效率显著下降，而且还具有较差的化学稳定性，使它们对光照、水、氧和极性溶剂非常敏感。特别是在连续的光照条件下，混合卤化物钙钛矿容易发生严重的卤化物相偏析现象，在母体中形成不同的单卤化物。这些棘手的问题已经成为这些钙钛矿量子点未来商业化的主要障碍。针对这一问题，中科院福建物质结构研究所/闽都创新实验室洪茂椿院士、刘永升研究员和魏游超博士等人首次提出了一种“全身氟化”策略，以增强全无机卤化物钙钛矿CsPbX₃量子点的成键结构和晶格能。通过在整个CsPbX3量子点中形成大量化学稳定的Pb-F键，来同时稳定纳米晶的内部晶格并钝化其表面卤素空位。该策略降低了量子点对外部环境因素的敏感性，并有效地抑制了混合卤化物钙钛矿中的相偏析问题。同时，通过利用F离子钝化激子俘获缺陷态，使所有的蓝、绿、红三基色发光量子点均实现了90%以上的荧光量子产率。得益于这种独特的“全身氟化”策略，基于氟化CsPbCl_xBr_3-x量子点的片上型蓝光LED表现出9.1%的出色效率，并在室温环境条件下保持了优异的光谱稳定性。论文第一作者为课题组在读博士研究生王昭宇，相关研究成果已申请发明专利，并以“Whole-Body” Fluorination for Highly Efficient and Ultra-Stable All-Inorganic Halide Perovskite Quantum Dots为题发表在Angewandte Chemie International Edition杂志上（DOI: 10.1002/anie.202315841）。

        文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202315841 

        （二）基于亚晶格互锁的固溶体型钙钛矿/氟化物复合纳米材料助力高性能光伏器件 
        全无机α相CsPbI₃钙钛矿由于其合适的带隙和优异的光电性能，非常适合用于制备太阳能薄膜电池的光吸收层，但其实际应用一直被“柔软”离子晶格导致的不稳定性所限制。目前，克服这一问题的常见方法包括离子掺杂、配体包覆或构建异质结构，以有效地填补钙钛矿纳米晶中的空位和钝化表面。然而，这些传统的策略不足以完全锚定住“柔软”的钙钛矿晶格，来阻止钙钛矿单相基质的相变。针对此问题，闽都创新实验室（中国福建光电信息科学与技术创新实验室）洪茂椿院士&刘永升研究员团队与北京大学赵清教授团队合作报道了一种新颖的固溶体型氟化策略，鉴于α相CsPbI₃与立方相CsF·3/2HF具有相似的晶体结构，通过将CsPbI3的软离子晶格与立方相CsF·3/2HF进行亚晶格互锁，获得了富含F离子的“理想”α相CsPbI₃钙钛矿基质。这种互锁不仅可以稳定α相CsPbI₃钙钛矿纳米晶的软晶格，而且还能有效钝化其表面的卤素空位，从而得到“稳固”的固溶型钙钛矿/氟化物CsPbI₃/CsF复合纳米材料，具有优异的长期稳定性和接近100%的荧光量子产率。这些固溶体型钙钛矿/氟化物复合纳米材料可以很好地作为杂化钙钛矿吸收层的晶界锚定剂，显著提高了钙钛矿太阳能电池的性能，最终在未封装、AM1.5G辐照且最大功率点跟踪的条件下，运行1500小时后仍保持了初始能量转换效率的80%。这项工作为制备具有理想光伏性能的钙钛矿材料提供了新途径。闽都创新实验室魏游超博士与北京大学博士研究生王显进为该论文的共同第一作者，相关研究成果已申请发明专利。相关研究成果已申请发明专利，并以Fabricating Solid-Solution-Type Perovskite/Fluoride Nanocomposites Through Sublattice Interlocking for High-Performance Photovoltaics为题发表在Advanced Functional Materials杂志上（DOI: 10.1002/adfm.202316058）。

        文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202316058

（洪茂椿团队供稿）