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通過(guò)離子交換過(guò)程穩(wěn)定有機(jī)層中空穴傳輸


上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的楊旭東課題組，報(bào)告了一種通過(guò)離子交換過(guò)程，離子耦合正聚合物自由基和分子陰離子來(lái)穩(wěn)定有機(jī)層中空穴傳輸?shù)慕鉀Q方案策略。研究表明，目標(biāo)層的空穴電導(dǎo)率是傳統(tǒng)鋰摻雜層的80倍。此外，在 85°C光浸泡200小時(shí)引起的極端碘化物侵入后，目標(biāo)層依舊可以保持高的空穴電導(dǎo)率和良好匹配的能帶排列。這種離子交換策略使鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制造成為可能，其認(rèn)證的功率轉(zhuǎn)換效率為23.9%，在85°C的標(biāo)準(zhǔn)照明下1000小時(shí)后仍保持92%。相關(guān)論文以題為“Transporting holes stably under iodide invasion in efficient perovskite solar cells”發(fā)表在Science上。

有機(jī)小分子表面處理的倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池



托萊多大學(xué)的Yan Yanfa和美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室Zhu Kai團(tuán)隊(duì)在Nature合作發(fā)表了新的研究論文，通過(guò)采用有機(jī)小分子3-(Aminomethyl)pyridine (3-AP)對(duì)倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池進(jìn)行 ，獲得了認(rèn)證效率25%以上的倒置太陽(yáng)能電池。有機(jī)分子3-AP可以和鈣鈦礦表面的FA+離子反應(yīng)構(gòu)建出更加光滑的表面從而減小表面電勢(shì)的波動(dòng)并有助于提升鈣鈦礦和電子傳輸層 (ETL) 的結(jié)合。同時(shí)，表面反應(yīng)所生成的產(chǎn)物降低了鈣鈦礦表面I離子空位的形成能，實(shí)現(xiàn)了n型摻雜，隨之產(chǎn)生的內(nèi)建勢(shì)場(chǎng)造成能帶彎曲，利于電子的抽取并可以抑制電子-空穴復(fù)合。采用該策略處理后的倒置太陽(yáng)能電池認(rèn)證效率（PCE）超過(guò)25%。在相同工作條件下，與未經(jīng)表面處理的器件相比，經(jīng)3-AP處理后的器件表現(xiàn)出更加優(yōu)異的穩(wěn)定性。相關(guān)研究文章以“Surface reaction for efficient and stable inverted perovskite solar cells”為題發(fā)表在Nature上。

制造溶液處理的3D/2D HaP雙層結(jié)構(gòu)


在2022年9月22日，美國(guó)萊斯大學(xué)Aditya D. Mohite和Jacky Even（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種溶劑設(shè)計(jì)原理，用于制造溶液處理的3D/2D HaP雙層結(jié)構(gòu)，具有任何2D HaP所需的薄膜厚度和相純度。其中，包含Ruddlesden-Popper（RP）、Dion-Jacobson（DJ）或交替陽(yáng)離子中間層（ACI）——由通式L'An-1BnX3n+1（DJ）描述，其中L'是長(zhǎng)鏈有機(jī)陽(yáng)離子，A是小的一價(jià)陽(yáng)離子，B是二價(jià)金屬，X是一價(jià)陰離子，并且n是沿堆疊軸的PbI6鍵合八面體的數(shù)量。通過(guò)利用溶劑介電常數(shù)和Gutmann供體數(shù)，可以在3D鈣鈦礦上生長(zhǎng)具有所需成分、厚度和帶隙的相純2D鹵化物鈣鈦礦疊層，而不會(huì)溶解下面的基板。表征揭示了一個(gè)20 nm的3D-2D過(guò)渡區(qū)域，主要由底部3D層的粗糙度決定。2D鈣鈦礦層的厚度依賴性揭示了n-i-p和p-i-n架構(gòu)的預(yù)期趨勢(shì)，與2D鈣鈦礦的能帶對(duì)齊和載流子傳輸限制一致。實(shí)驗(yàn)測(cè)得光伏效率為24.5%，保持99%初始光伏效率的時(shí)間（T99）超過(guò)2000 h，具有出色的穩(wěn)定性，這意味著3D/2D雙層繼承了2D鈣鈦礦的固有耐久性而不會(huì)影響效率。研究成果以題為“Deterministic fabrication of 3D/2D perovskite bilayer stacks for durable and efficient solar cells”發(fā)布在國(guó)際著名期刊Science上。

原標(biāo)題：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池近期刊文速覽