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科学新知:2021 Nano Energy 达20.1%高效率与高稳定PSC!2D-3D异质结构如何办到?

  Nano Energy (IF 17.881)在2021年10月刊登了一个研究,文中提到尽管介观的钙钛矿太阳能电池 (perovskite solar cell, PSC) 拥有高效率,但由于钙钛矿在湿气中的不可逆分解,导致相对稳定性较差。本文提出了一种局部Dion-Jacobson (DJ) 2D-3D异质结构 (localized Dion−Jacobson (DJ) 2D-3D heterostructure, L2D-3DH)。此结构是在3D钙钛矿的局部表面上形成DJ 2D钙钛矿,故不会完全覆盖。由于DJ 2D的部分覆盖,此种结构不会阻碍钙钛矿和空穴传输层之间的电荷转移,同时也有效地提高了水分稳定性。另外发现,晶体取向的控制对于有效的电荷传输并不重要。

  在透过太阳光模拟器等仪器的实验,研究结果显示,L2D-3DH产生了20.1%的功率转换效率,高于从纯3D钙钛矿或传统2D-3D复合材料获得的功率转换效率。在70%RH高湿度下,1300小时后保持初始效率的86%。作者推论,使用DJ 2D板钝化的3D钙钛矿,可降低陷阱密度,抑制非辐射复合,并增强准费米能级分裂,故能改进PCE

  结论是此篇研究透过将DJ 2D结合到3D钙钛矿中,提供了一种简单有效的方法来提高PSC的效率和稳定性。

L2D-2DH Structure perovskite solar cell
EQE PCE pure 3D L2D-2DH

使用太阳光模拟器与其它的实验结果。

RH in air perovskite solar cell

本文关键词:Dion-Jacobson phase、2D-3D composite、太阳光模拟器、Solar Simulator、钙钛矿、perovskite

原文: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106666

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