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钙钛矿太阳能电池(PSCs)的界面在电荷的传递和收集中起着重要的作用。界面缺陷是影响PSCs的效率和稳定性的重要因素。二氧化锡电子传输层(ETL)/钙钛矿界面存在大量的缺陷,以及能级的不匹配,会导致钙钛矿电池中的能量损失和抑制电荷提取,最终会影响器件的光电转换效率。因此,对埋底界面进行修饰可以同时有效的实现缺陷钝化、铆接上下两层和调节钙钛矿结晶。 近日,华南理工大学的於黄忠教授团队首次利用制备的二维硼烯材料MBene调控钙钛矿的埋底界面,研究表明MBene可以同时与二氧化锡ETL和钙钛矿均具有强相互作用,在埋藏界面建立了桥接,改善太阳能电池中电荷转移,调节了能级结构。
MBene的沉积模糊了SnO2的晶界,改善界面接触,有利于钙钛矿薄膜的均匀成核和结晶。同时调节SnO2的能级,使其与钙钛矿的能级相匹配。MBene能与SnO2表面产生相互作用,在SnO2表面沉积额外的电子,钝化其表面缺陷,有利于电荷收集,提高了钙钛矿太阳能电池中电子传递速率。 MBene可以调节钙钛矿的晶体生长,生成晶粒尺寸增大且无孔洞的钙钛矿膜,提高结晶质量。MBene表面的−O基团与未配位的Pb2+形成中间加合物,表面的-F,-OH可以与钙钛矿中的H原子形成氢键,这样可以钝化缺陷并调节钙钛矿结晶过程。 通过在埋底界面引入MBene,基于FA0.2MA0.8PbI3和(FAPbI3)0.95(MAPbBr3)0.05的器件光电转换效率达到22.44%和24.3%,迟滞效应可忽略,并表现出良好的器件稳定性。这些结果表明二维硼烯材料在光电器件中具有潜在的应用前景。 论文信息 An MBene Modulating the Buried SnO2/Perovskite Interface in Perovskite Solar Cells Yuning Zhang, Bo Yu, Yapeng Sun, Dr. Jiankai Zhang, Zhan Su, Prof. Huangzhong Yu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202404385
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