实验表明，氧气会破坏钙钛矿的化学稳定性，但会延长电荷载流子的寿命。以CH₃NH₃PbI₃为例，北师大龙闰研究团队通过结合时域从头算密度泛函理论进行非绝热分子动力学模拟，展示了在氧气存在的条件下，载流子寿命是如何以及为何发生变化。计算表明，超氧化物和过氧化物是氧气与CH₃NH₃PbI₃相互作用的常见形式，氧气最容易与钙钛矿表面的碘空位相互作用。研究人员确定是碘空位降低了电荷载流子的寿命。通过钝化空位，氧物质将电子和空穴分开，并使寿命增加一个数量级以上。能隙只变化了几个百分点; 然而，非绝热耦合变得更弱，量子相干时间显著减小。激发态动力学的详细时域原子分析合理化了为什么钙钛矿中的光生电荷载流子对缺陷和与空气中存在的水、氧的相互作用是稳健的，尽管它们破坏了钙钛矿的化学稳定性。该研究结果可以应用于其他太阳能材料，并且其性能通常取决于这种大气气体的暴露。

He, J. et al. Superoxide/Peroxide Chemistry Extends Charge Carriers Lifetime but Undermines Chemical Stability of CH₃NH₃PbI₃ Exposed to Oxygen：Time-Domain Ab Initio Analysis

DOI:10.1021/jacs.8b13392

JACS 2019

文章链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13392