2024年6月26日,郑州大学张懿强教授、李鹏伟副研究员和中国科学院化学所宋延林研究员团队在Matter期刊上发表题为“Governing the dispersion of quasi-2D perovskite phases toward efficient and stable perovskite solar cells”的最新研究成果,报道了一种精细化调控准二维(2D)钙钛矿薄膜相组成的通用方法。论文通讯作者是宋延林研究员、张懿强教授和李鹏伟副研究员;第一作者是博士生彭思慧。
![图片](https://image.sciencenet.cn/home/202406/06/a201f463ce27002a2b79090fa4ff5fc0.png)
溶液处理的准2D钙钛矿薄膜受到不可控的成分异质性的影响,导致多个量子阱(MQWs)宽度分布,这阻碍了载流子的传输,并增加了非辐射复合的可能性。值得注意的是,其中的低n值钙钛矿相(n ≤ 2)具有较大的带隙,阻碍了长波长光的吸收,且容易作为载流子复合中心,导致不必要的非辐射复合损失,显著降低器件光转换效率。因此,抑制低n相以实现窄相组成是增强准2D钙钛矿电荷转移特性的关键方法,目前高效和通用的策略以及深入的机理探索仍然缺乏。
在这项工作中,该团队开发了一种简单而通用的方法,显著降低准2D钙钛矿薄膜中的相多分散性(特别是低n相和类3D钙钛矿相),有效提高了室温下的薄膜质量,并在其他不同类型的准2D钙钛矿薄膜中均呈现出显著的调控作用。该工作通过密度泛函理论(DFT)计算和薄膜结晶过程的分析,揭示了乙酸(AcOH)调控相组成的动力学过程和机理。AcOH和铅离子的配位改变了反应路径,有效降低了结晶早期准二维钙钛矿相的多分散性,导致准2D钙钛矿薄膜的相分布集中。所得太阳能电池实现了19.05%的光电转换效率(PCE),是准2D甲胺(MA)基太阳能电池领域报道的最高PCE值之一(n ≤ 5)。更重要的是,未封装的相调控器件表现出出色的长期稳定性,10000小时后仍能保持其初始PCE的90%以上,并在500小时后在最大功率点的连续照明跟踪下保持超过80%的效率。
![图片](https://image.sciencenet.cn/home/202406/06/21e4831b60038e5ce86c36f45e64e47c.png)
图1:准2D钙钛矿薄膜的相组成。
![图片](https://image.sciencenet.cn/home/202406/06/9dac36899c1a5f614dc99b7b6190f2f8.png)
图2:准2D钙钛矿薄膜相位调控机理。
![图片](https://image.sciencenet.cn/home/202406/06/4620b828dc5ff59cc77c9ba4e51f61eb.png)
图3:准2D钙钛矿薄膜的形貌和取向性。
![图片](https://image.sciencenet.cn/home/202406/06/e157ab5ed0d0a5cda32532d836c5f3b5.png)
图4:载流子传输性能。
![图片](https://image.sciencenet.cn/home/202406/06/3e750a1759fbdca6177d4ebe48492bbb.png)
图5:准2D钙钛矿器件光伏性能及稳定性。
这种方便的相位调控策略有助于促进准2D钙钛矿的带隙调节、薄膜成核控制和载流子传输性能优化等方向的深入研究。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.05.047
编辑 |余 荷
排版|王大雪
欲知更多内容,敬请围观小柯机器人频道:http://paper.sciencenet.cn/AInews/
![图片](https://image.sciencenet.cn/home/202406/06/7e8c05a6af89b1c8ebdac5b637be8923.jpg)
“小柯化学”是“小柯”系列学术公众号之一,主要介绍化学领域顶级学术期刊最新论文信息。“小柯”是一个科学新闻写作机器人,由中国科学报社联合北大团队研发而成。新闻由“小柯”独立完成,经领域专家和科学编辑双重人工审校。
转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自小柯化学科学网博客。
链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-3607466-1440056.html?mobile=1
收藏