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李剛團隊優(yōu)化鈣鈦礦太陽能電池效率提升逾25%,突破19.5%

發(fā)表時間:2024/9/12 16:02:45

前言

近年來,鈣鈦礦和有機太陽能電池(PSCsOSCs)因其高效率和低成本的潛力而備受關(guān)注。然而,界面缺陷和非理想的能級排列等問題仍然限制著器件性能的進一步提升。

香港理工大學(xué)李剛團隊在《Nature Communications(1 Sep. doi.org:10.1038/s41467-024-51760-5)上發(fā)表了一項研究成果,他們利用界面工程技術(shù),通過共吸附自組裝單分子層(SAMs)成功提升了太陽能電池的性能。該團隊采用PyCA-3F2PACz分子進行共吸附,形成了一層功能化的超薄層,有效減少了SAMs的自聚集現(xiàn)象,并改善了界面特性。這種方法不僅提高了鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)晶度,還降低了陷阱態(tài)密度,增強了空穴的提取和傳輸能力,最終使光電轉(zhuǎn)換效率(PCEs)突破了25%。此外,采用CA策略的器件也實現(xiàn)了19.51%PCE

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導(dǎo)讀目錄:

·         前言

·         研究方法

·         表面形貌與結(jié)構(gòu)分析

·         光電性能與界面特性分析

·         結(jié)論


研究方法:

通過調(diào)整鈣鈦礦和有機太陽能電池活性層材料的比例,優(yōu)化器件性能。例如,鈣鈦礦電池使用CsI、MACl、FAIPbI2MAPbBr3調(diào)配1.6 M溶液;有機電池使用PM1:PTQ10混合物并添加1-氯萘優(yōu)化形貌。
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表面形貌與結(jié)構(gòu)分析:

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光電性能與界面特性分析:


結(jié)論

共吸附策略(CA)修飾自組裝單層(SAM)基空穴傳輸層(HTL),可顯著提升鈣鈦礦/有機太陽能電池的穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)。PyCA-3F2PACz共吸附形成平滑表面,優(yōu)化能帶排列,降低界面能量勢壘,平整鈣鈦礦埋藏界面,增強異質(zhì)界面能量,減少缺陷,最終提高器件效率和穩(wěn)定性。此研究為高效溶液加工光伏器件的發(fā)展提供了簡單、合理、有效的SAMHTL層改性方法。
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2000小時跟蹤測試保持60%的初始效率。


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文獻參考自Nature Communications 1 Sep._DOI:10.1038/s41467-024-51760-5

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