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南開劉永勝團隊JACS：鈣鈦礦太陽能電池，PCE超過19%！

來源：時間：2023-10-18 09:15:23 瀏覽：1946次

第一作者：Qiang Fu，Mingqian Chen和Qiaohui Li

通訊作者：劉永勝教授

通訊單位：南開大學(xué)

DOI: 10.1021/jacs.3c08604

研究背景

二維（2D）鈣鈦礦由于其優(yōu)越的環(huán)境和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而成為高性能鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的有吸引力的候選材料，但由于有機層和無機層之間的介電不匹配，2D PSCs表現(xiàn)出更大的激子結(jié)合能，導(dǎo)致其光伏性能比3D類似物差。基于此，南開大學(xué)劉永勝教授團隊開發(fā)了一種硒吩基間隔物，即2-硒吩甲基銨（SeMA），實現(xiàn)了穩(wěn)定且高效的2D PSCs。本工作為開發(fā)硒吩基間隔物的協(xié)同策略和實現(xiàn)高效穩(wěn)定的2D PSCs的器件工程方法提供了重要的啟示。

文章要點

1、實驗結(jié)果表明，以甲基銨（MA）作為A位陽離子的2D鈣鈦礦膜（標稱n=5）具有優(yōu)異的膜質(zhì)，晶粒尺寸大，相對于襯底具有較好的垂直取向，可實現(xiàn)17.25%的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。當使用甲脒（FA）作為A位陽離子時，PCE進一步提高到19.03%。

2、實驗證明了由[6, 6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）組成的預(yù)沉積傳輸層在鈍化鈣鈦礦膜的表面缺陷和誘導(dǎo)上部PCBM電子傳輸層致密化方面的有效性。這種致密化促進了電子的有效提取和傳輸，也顯著提高了其熱、濕、光穩(wěn)定性。

圖文展示

圖1.2D PSCs的合成與表征

圖2.2D PSCs的PCE分布

圖3.PCBM理論模型和PL光譜

圖4.2D PSCs在不同水分、溫度和光浸泡時間下的XRD

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