【科研專欄】2021 AEM：效率超20%的2D/3D無機(jī)鈣鈦礦電池

Advanced Energy Materials (IF 29.368) 于2021年11月發(fā)表一項研究成果。研究團(tuán)隊透過多維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的自發(fā)構(gòu)建，增強(qiáng)無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的空穴提取，并達(dá)成超過 20% 的效率。

因為優(yōu)異的光電性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，基于 CsPbI3−xBrx 的無機(jī)鈣鈦礦已成為明星光伏材料。但是，如果想進(jìn)一步提高器件性能，非輻射復(fù)合導(dǎo)致的顯著能量損失已成為的主要障礙。

在此研究中，研究團(tuán)隊開發(fā)了一種在室溫下自發(fā)形成的 2D/3D 多維結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，在 CsPbI3−xBrx 頂部形成的 Ruddlesden-Popper 2D（n = 1）鈣鈦礦在以下 3 個方面發(fā)揮作用：

• 介導(dǎo)載流子傳輸

• 維持納秒級長壽命電荷分離狀態(tài)

• 提高載流子注入空穴傳輸層的效率，從而提高空穴提取效率和大大減少了嚴(yán)重的界面非輻射電荷復(fù)合

此外，未配位的 Pb2+ 被有效鈍化，讓鈣鈦礦薄膜內(nèi)的表面陷阱密度顯著降低，并延長電荷壽命。

研究團(tuán)隊通過使用光焱科技太陽光模擬器對太陽能電池的光伏特性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：上述組合將太陽能電池效率從 19.05% 提高到 20.31%，開路電壓從 1.17 V 提高到 1.23 V，而能量損失從 0.54 eV 降低到 0.49 eV。光焱科技的太陽光模擬器與 KA-6000 軟件，同時也提供了短路電流對時間變化的監(jiān)控，以證明太陽能電池的穩(wěn)定，優(yōu)化后的太陽能電池表現(xiàn)出更好的長期熱穩(wěn)定性。

圖表解析

J-V曲線：不同 MOPEABr 量的 CsPbI3−xBrx  太陽能電池。這些曲線是在 100 mA cm-²太陽光模擬器照明下記錄的，孔徑面積為 0.09 cm²。

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