甲脒氢溴酸盐是一种高纯度的有机金属卤化物盐，化学式为 CH₅BrN₂，分子量为124.968 g/mol。其核心离子结构由一个正电荷的甲脒阳离子（FA⁺）和一个溴离子（Br⁻）构成，分子中包含两个氮原子，结构上呈线性或平面结构。在常温下，它通常以白色粉末或晶体的形式存在，外观洁白至近白色，易溶于二甲基亚砜（DMSO）和二甲基甲酰胺（DMF）等极性有机溶剂，但在水中的溶解度相对较低。由于其强吸湿性，存储时需置于惰性气体环境中，通常建议在低温（如-20℃）条件下真空包装保存，以防止吸湿变质。

甲脒氢溴酸盐结构式

物理性能与光学性能

从物理性质来看，甲脒氢溴酸盐具有较高的熔点（约135°C），在常温下化学性质相对稳定，但极易吸湿。其光学性能虽不如金属卤化物显著，但在钙钛矿晶体结构中发挥了至关重要的作用。由于甲脒阳离子（FA⁺）的尺寸较大（约2.79 Å），相较于传统的甲基铵离子（MA⁺），它能够在钙钛矿晶格中形成更为稳定的立方相结构。这种结构不仅提高了材料的热稳定性，还显著降低了离子迁移的可能性，从而提升了光电器件的长期稳定性。

化学性能

甲脒氢溴酸盐是一种极其重要的钙钛矿前驱体盐。其正离子甲脒（FA⁺）具有较强的碱性和配位能力，在与金属卤化物（如PbBr₂、PbI₂）反应时，能够生成对应的金属卤化物钙钛矿结构（如FAPbBr₃或FAPb(IₓBr₁₋ₓ)₃）。在合成过程中，甲脒氢溴酸盐的纯度极其关键，杂质离子（如Na⁺、K⁺）会严重影响钙钛矿晶体的缺陷密度，进而导致光电转化效率下降。研究表明，FABr在高温（150-240°C）范围内具有较高的蒸汽压，这使其在气相沉积法中表现出优异的薄膜成膜质量。

主要应用场景

甲脒氢溴酸盐的应用主要集中在先进的光电领域，以下是三个关键的应用场景分析：

1、宽带隙钙钛矿/硅串联太阳能电池（Perovskite/Si Tandem Cells）

在钙钛矿/硅串联太阳能电池中，FABr是实现高效能量匹配的核心材料。FABr用于制备宽带隙钙钛矿（如FAPbBr₃或含Br的混合卤化物），其能带隙约为2.3 eV，能够有效吸收短波长光子，从而与硅底电池的长波长吸收形成互补。研究显示，利用FABr作为溴源，能够形成晶粒更大、PbI₂残留更少的宽带隙钙钛矿薄膜，显著降低了缺陷密度。最终，该类钙钛矿/硅串联电池的最高功率转换效率已达28.69%，开路电压高达1.85 V，填充因子超过79%，接近理论极限值。

DOI: 10.1021/acsaem.4c00822

2、2D/3D结构钙钛矿界面钝化（2D/3D Perovskite Passivation）

FABr在制备2D/3D结构钙钛矿时发挥了独特的钝化作用。通过在沉积过程中引入FABr，可以在3D钙钛矿薄膜表面形成均匀的2D钙钛矿钝化层。这种钝化层能够有效抑制2D钙钛矿的相分离问题，降低晶体缺陷密度，并且由于FABr中的长链烷基胺基团的引入，使得表面具有疏水性，从而显著提高了器件在高湿度环境下的长期稳定性。相关研究表明，这种处理技术在大面积模块制备中同样有效，模块效率可达18.90% 以上。

DOI:10.1038/s41560-024-01667-8

3、碳基钙钛矿太阳能电池中的界面工程（Carbon-Based PSCs）

在无空穴传输层（HTL）的碳基钙钛矿太阳能电池中，FABr也发挥了关键作用。通过在钙钛矿底部引入FABr，可以调节SnO₂/钙钛矿界面的能带排列。此外，FAI（甲脒碘化物）与FABr的协同渗透填充，可以显著降低界面陷阱态密度，提升载流子分离效率。该技术实现了在空气环境下效率高达17.49%的无空穴传输层碳基太阳能电池，并且在环境空气中储存60天后仍保持初始性能的96%。

DOI: 10.1016/j.cej.2022.140727

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