论文概览针对全钙钛矿叠层太阳电池中宽带隙钙钛矿子电池的开路电压损失与长期稳定性不足的关键问题,山东大学材料科学与工程学院研究团队创新性地提出在3D/2D钙钛矿异质结界面引入交联聚合物中间层的策略。结论展望本研究通过构建3D/PIL/2D钙钛矿异质结,成功实现了效率28.26%、开路电压2.151V的全钙钛矿叠层太阳电池,突破了宽带隙钙钛矿子电池的电压损失瓶颈。
基于该3D/2D异质结的反式钙钛矿太阳能电池实现了26.17%的光电转换效率,并具备1.194V的高开路电压和85.40%的填充因子。研究意义界面工程新策略:提出以氟化哌啶衍生物为表面重构剂,实现3D/2D异质结的精准构建与性能协同优化。结论展望本研究通过分子设计的氟化哌啶衍生物p-CFPIP,成功在3D钙钛矿表面构建了高n值2D覆盖层,形成了高效的3D/2D表面异质结。
3D/2D钙钛矿异质结构已成为同时提升钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的有效策略。本研究中国科学院大连化学物理研究所刘生忠和陕西师范大学冯江山等人引入了一种氟化哌啶衍生物——4-三氟甲基哌啶,作为3D钙钛矿的精确表面重构剂。高效电子提取与传输:3D/2D异质结显著提升电子提取效率,降低界面缺陷密度,抑制非辐射复合,使反式PSC效率突破26%,VOC高达1.194V。
3D/2D异质结中的能带失配是导致该类钙钛矿太阳能电池发生非辐射复合的重要原因之一。研究发现,负偶极层可有效消除3D/2D异质结的能带失配,加速电子跨界面传输。最终,实现了超过25%的高效且稳定的转换效率,是目前采用直接沉积2D钙钛矿的3D/2D双层堆叠电池中性能最高的之一。本工作为推动3D/2D异质结钙钛矿电池技术提供了有效的能带管理策略。
两亲性分子OTAB在3DCsFAMA钙钛矿薄膜上形成自组装层,增强器件性能和长期稳定性。OTAB还提高了表面光滑度、薄膜均匀性,并促进了表面晶体取向。此外,OTAB中的溴离子有效地钝化了缺陷,从而抑制了离子迁移并减轻了非辐射复合。因此,基于OTAB的器件表现出卓越的性能,实现了22.61%的功率转换效率,短路电流密度为25.36mA/cm2,开路电压为1.10V,填充因子为81.36%。
随着器件老化,二维夹层会以不同的方式演变,从而改变器件的稳定性。在他们最近的研究中,研究人员开发了一种耐用的二维夹层,以提高2D/3D钙钛矿双层异质结构的效率和寿命。在实验中,他们使用了四种基于甲基铵的溶剂,甲铵是一种常用于生产钙钛矿太阳能电池的阳离子。研究人员发现,所有混合溶剂策略都产生了相纯二维钙钛矿。
通过引入吸电子氟原子增强铵基的正电荷,促进与Cs的阳离子交换,从而形成异质结构;同时,通过额外锚定基团强化间隔阳离子与的相互作用,抑制高温下的阳离子迁移。文章亮点机制突破:首次阐明无机钙钛矿2D/3D异质结构的形成与稳定的双路径机制。材料创新:设计含氟及多锚定基团的间隔阳离子,使异质结构在85°C高温下稳定性提升近8倍。效率纪录:实现无机钙钛矿组件19.8%的认证效率,为当前公开报道的最高值。
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PDMEA溶液的FTIR光谱,d分别为PDMEA和Ag/PDMEA膜的FTIR光谱,e、f分别为Ag和Ag/PDMEA膜的Ag 3d(e)和S 2
p(f)XPS光谱。图2. PEI/PDMEA缓冲
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3d峰的XPS结果。d高真空热蒸发前后钙钛矿膜的紫外-可见光谱。真空热蒸发电极。e钙钛矿膜在电极的高真空热蒸发之前和之后的PL光谱。f热老化之后的完整太阳能电池的示意图显示了在基于PEI
从顶部和底部表面的20个点的c PL发射,d钙钛矿的计算形成能。e真实的-时间原位CLSM.f通过HTL. g 3D c-AFM图像的提取效应直接观察对照和目标膜的PL淬灭(5 × 5 μm,电流
分析O 1s 谱图显示氧空位比例从 0.27 降至 0.23,Sn 3d 峰向高结合能移动,证实相互作用。钙钛矿薄膜质量提升形貌与结晶性SEM 显示 PbI₂薄膜多孔化,GIWAXS 表明钙钛矿
1s X 射线光电子能谱 (XPS)。c) Sn 3d 芯能级 XPS 光谱。d) 对照组 DLEO 和目标组
DLEO 与 PbI₂作用的傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱。e) 电子传输层与