メチルアミン酢酸イオン液体を使用した溶媒工学を通じて、効率的かつ安定したβ-CSPBI3太陽電池

適切なバンドギャップと優れた熱安定性を備えた全無機ペロブスカイト材料であるCSPBI3は、ペロブスカイト太陽電池（PSC）の可能性について大きな注目を集めています。ただし、CSPBI3は、湿度の高い環境では、光活性から光操作への位相変化の影響を受けやすくなります。したがって、効率的で安定したPSCのために、目的のβ結晶相とコンパクトな形態を備えたCSPBI3ペロブスカイト薄膜の制御可能な成長を達成することが重要です。ここで、MAACはCSPBI3前駆体の溶媒として使用され、β-CSPBI3ペロブスカイトを製造しました。CSXMA1-XPBIXAC3-Xの中間化合物が最初にMAAC溶液で形成され、アニーリング中に、MA+およびAC-イオンはそれぞれCS+およびI-イオンに置き換えられました。さらに、強力なC═O··Pb配位の組み込みにより、黒相β-CSPBI3が安定し、狭い垂直方向と大きな粒子サイズで結晶の成長を促進しました。その結果、効率が18.9％で安定性が改善されたPSC（N2での2000時間後の貯蔵後10％未満、カプセル化なしで湿度のない湿気のない500時間の貯蔵後30％未満減衰）が達成されました。

CsPbI3, an all-inorganic perovskite material with suitable band gap and excellent thermal stability, has garnered significant attention for its potential in perovskite solar cells (PSCs). However, CsPbI3 is susceptible to phase changes from photoactive to photoinactive in humid environments. Hence, it is crucial to achieve controllable growth of CsPbI3 perovskite thin films with the desired β-crystal phase and compact morphology for efficient and stable PSCs. Herein, MAAc was used as a solvent for the CsPbI3 precursor to fabricate β-CsPbI3 perovskite. An intermediate compound of CsxMA1-xPbIxAc3-x was initially formed in the MAAc solution, and during annealing, the MA+ and Ac- ions were replaced by Cs+ and I- ions, respectively. Furthermore, the incorporation of strong C═O···Pb coordination stabilized the black-phase β-CsPbI3 and facilitated the growth of crystals with a narrow vertical orientation and large grain size. As a result, the PSCs with an efficiency of 18.9% and improved stability (less than 10% decay after 2000 h of storage in N2 and less than 30% decay after 500 h of storage in humid air without any encapsulation) were achieved.