由于光吸收和電荷傳輸不足,二維(2D)Ruddlesden-Popper(RP)鈣鈦礦表現(xiàn)出相對(duì)較低的效率。鑒于此,2021年10月14日華中科技大學(xué)邵明&張新亮團(tuán)隊(duì)于AM刊發(fā)二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池最高效率21.07%的研究成果。在這里,制備了甲銨(MA)、甲脒(FA)和 FA/MA 混合二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。加入甲脒陽(yáng)離子可擴(kuò)展吸收范圍并增強(qiáng)光吸收。光譜表明,甲脒陽(yáng)離子顯著增加了類三維相到二維相的部分,XRD研究表明基于甲脒的二維鈣鈦礦具有傾斜的晶體取向。然而,超快的相間電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致極長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度(~1.98 μm)。此外,氯化物添加劑有效地抑制了純甲脒二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的黃色δ相形成。因此,基于FA/MA混合和純甲脒的二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池都表現(xiàn)出超過(guò)20%的效率。具體而言,基于純甲脒的二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的21.07%(認(rèn)證為20%)的效率,這是迄今為止報(bào)告的低維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(n≤10)的最高效率。重要的是,基于甲脒的二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在 85°C持續(xù)加熱1500小時(shí)后仍保持其初始效率的97%。研究結(jié)果明確表明,基于純甲脒的二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有望實(shí)現(xiàn)與三維鈣鈦礦相當(dāng)?shù)男?,以及更好的器件穩(wěn)定性。
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