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南開大學劉永勝團隊AM：有機半導體間隔層與無機層之間的軌道相互作用實現(xiàn)18%的太陽能電池轉換效率

發(fā)表時間：2022-11-08 14:09

主要內容

二維Dion-Jacobson（DJ）鈣鈦礦因其固有的結構穩(wěn)定性而成為新興的光伏材料。然而，由于絕緣脂肪族陽離子被廣泛應用于鈣鈦礦的隔層中，因此對隔層與無機層之間的相互作用研究較少。

南開大學劉永勝團隊成功制備了具有兩個共價連接噻吩環(huán)的有機半導體間隔物BThDMA，用于2D DJ鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）。其中發(fā)現(xiàn)共軛有機間隔層和相鄰無機層之間存在強烈的軌道相互作用，而使用相似長度的aliphatic octane-1,8-diaminium (ODA)間隔層的DJ鈣鈦礦中不存在這種相互作用。具有多個芳環(huán)共軛的BThDMA間隔層還可以誘導晶粒尺寸大且晶體生長垂直取向優(yōu)選，從而降低陷阱密度并提高電荷載流子遷移率。結果表明，優(yōu)化后的器件基于 (BThDMA) MAn?1PbnI3n+1 (nominal n = 5) ，PCE達到18.1%，忽略滯后影響，使用具有兩個或多個共價連接芳香環(huán)間隔物的 2D DJ PSCs 實現(xiàn)了更高的效率。這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)有機半導體間隔層實現(xiàn)高效穩(wěn)定的2D DJ鈣鈦礦太陽能電池提供了新穎而重要的見解。