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南京理工ACS:提高33%！對(duì)稱極性分子優(yōu)化埋底界面實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定柔性鈣鈦礦太陽能電池

發(fā)表時(shí)間：2024-12-06 14:10

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主要內(nèi)容

在柔性鈣鈦礦太陽能電池中，通過在埋底界面實(shí)現(xiàn)分子錨定，可以有效解決附著力弱、基板易形變以及缺陷鈍化等關(guān)鍵問題。本這篇文章中南京理工大學(xué) 周杰教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在電子傳輸層（ETL）與鈣鈦礦層之間引入一種極性對(duì)稱小分子（DPBCA）作為緩沖層。DPBCA分子所攜帶強(qiáng)極性官能團(tuán)（–C═O和?CN）在脆弱的ETL/鈣鈦礦界面上展現(xiàn)出了**的附著性能，這不僅增強(qiáng)了掩埋界面的韌性，還顯著減少了殘余應(yīng)力，進(jìn)而提升器件的機(jī)械穩(wěn)定性。

研究結(jié)果顯示，DPBCA的對(duì)稱結(jié)構(gòu)能夠提供足夠數(shù)量的配體，用來協(xié)同鈍化多位點(diǎn)缺陷。值得注意的是，DPBCA分子兩側(cè)對(duì)稱官能團(tuán)的集體相互作用強(qiáng)度遠(yuǎn)超單側(cè)孤立相互作用的強(qiáng)度。具體而言，DPBCA分子中的羰基和氰基能夠鈍化未配位的Pb2+/Sn4+離子。此外，其羰基和羥基還能與碘（I）發(fā)生相互作用，協(xié)同鈍化I空位并有效抑制I的遷移，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了鈍化效果。這種協(xié)同鈍化機(jī)制極大地降低了缺陷密度，并顯著延長了鈣鈦礦薄膜中電荷載流子的壽命。因此，基于FA0.85MA0.15PbI3的器件（面積0.34 cm2）效率得以提升33%，*高效率可達(dá)23.05%。在不同環(huán)境條件下經(jīng)過彎曲測(cè)試循環(huán)后，目標(biāo)器件在光照、水浸和溫度變化等條件下的穩(wěn)定性顯著提升，同時(shí)保持超過81.3%的初始光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。