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陕师大刘生忠AM:效率21.8%的稳定无机钙钛矿太阳能电池

 更新时间:2023-03-29 点击量:469

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主要内容

表面缺陷引发的非辐射电荷复合和较差的稳定性已成为无机钙钛矿太阳能电池(PSCs)持续改进的主要障碍。


在这篇文章中,陕西师范大学刘生忠、田庆文等通过第一性原理计算确定了无机钙钛矿表面的缺陷态,并针对此设计了一种全新的钝化剂Boc-S-4-methoxy-benzyl-L-cysteine (BMBC),其多个Lewis-based能团(NH-,S- and C=O)通过典型的Lewis 碱-酸反应抑制卤化物空位并与配位不足的Pb2+配合。定制的electron-donating methoxyl(CH3O-)可以使苯环上的电子密度增加,从而通过静电相互作用加强与欠配位Pb2+的相互作用。这种BMBC钝化可有效降低表面陷阱密度、扩大晶粒、延长电荷寿命,并促成更合适的能级排列。

此外,butoxycarbonyl(Boc-)基团中的hydrophobic tert-butyl确保均匀覆盖BMBC,并通过钙钛矿/空穴传输层(HTL)界面的空间位阻排斥力防止有害聚集,从而提供一个抵抗水分入侵的疏水保护伞。上述组合方法将CsPbI3-xBrx PSC的效率从18.6%提高到21.8%,是迄今为止所知此类无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)最高的效率。此外,该器件还表现出较高的环境稳定性和热稳定性。

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文献信息

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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