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陜師大劉生忠AM:效率21.8%的穩定無機鈣鈦礦太陽能電池

 更新時間:2023-03-29 點擊量:363

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主要內容

表面缺陷引發的非輻射電荷復合和較差的穩定性已成為無機鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)持續改進的主要障礙。


在這篇文章中,陜西師范大學劉生忠、田慶文等通過第一性原理計算確定了無機鈣鈦礦表面的缺陷態,并針對此設計了一種全新的鈍化劑Boc-S-4-methoxy-benzyl-L-cysteine (BMBC),其多個Lewis-based能團(NH-,S- and C=O)通過典型的Lewis 堿-酸反應抑制鹵化物空位并與配位不足的Pb2+配合。定制的electron-donating methoxyl(CH3O-)可以使苯環上的電子密度增加,從而通過靜電相互作用加強與欠配位Pb2+的相互作用。這種BMBC鈍化可有效降低表面陷阱密度、擴大晶粒、延長電荷壽命,并促成更合適的能級排列。

此外,butoxycarbonyl(Boc-)基團中的hydrophobic tert-butyl確保均勻覆蓋BMBC,并通過鈣鈦礦/空穴傳輸層(HTL)界面的空間位阻排斥力防止有害聚集,從而提供一個抵抗水分入侵的疏水保護傘。上述組合方法將CsPbI3-xBrx PSC的效率從18.6%提高到21.8%,是迄今為止所知此類無機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)最高的效率。此外,該器件還表現出較高的環境穩定性和熱穩定性。

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文獻信息

Tailored Cysteine-Derived Molecular Structures towards Efficient and Stable Inorganic Perovskite Solar Cells

Hao Zhang, Qingwen Tian, Wanchun Xiang, Yachao Du, Zhiteng Wang, Yali Liu, Lidan Liu, Tengteng Yang, Haifeng Wu, Ting Nie, Wenliang Huang, Adel Najar, Shengzhong (Frank) Liu


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