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2021 Angew. Chem. Int. Ed.:超過1.23V的開路電壓! 如何解決鈣鈦礦薄膜缺陷問題?

因精准才能頂尖!

  Angewandte Chemie (IF 15.336) 於2021年12月刊登一項研究。有機-無機鹵化物鈣鈦礦薄膜在溶液處理時,在表面和晶界處很容易形成相關的缺陷 (包括鹵化物空位和間隙缺陷)。其中,

  1. 未配位的鉛陽離子在帶隙內產生缺陷能級
  2. 過量的碘化物會干擾界面載流子傳輸

  因此,這些缺陷會導致器件中嚴重的非輻射複合、滯後和大量能量損失。此處,研究團隊引入聚丙烯腈 (polyacrylonitrile, PAN) 來鈍化鈣鈦礦薄膜中的未配位鉛陽離子。透過使用光焱科技的QE-R量子效率測量系統來記錄外部量子效率 (EQE) 與其他儀器協助量測。在多個常見的聚合物比較後,結果發現,相較常用的羰基,氰基的配位能力較強。強配位會降低薄膜表面的I/Pb比。因此,使用PAN鈣鈦礦薄膜,其器件效率從21.58 %提高到23.71 %,開路電壓由1.12 V提高到1.23 V,離子遷移活化能提高,運行穩定性也提升。

  量子效率測量系統除了用於鈣鈦礦太陽能電池的EQE (External Quantum Efficiency) 光譜分析,同時對於太陽能電池在太陽光模擬器下的短路電流,也提供了Jsc (short-circuit current density)的比對,以證明實驗的真確性!

Device structure for perovskite solar cell

鈣鈦礦太陽能電池的器件結構。

Polyacrylonitrile perovskite film

引入具有C≡N基團的聚丙烯腈來鈍化鈣鈦礦薄膜中的未配位鉛陽離子。器件效率從21.58 %提高到23.71 %,開路電壓從1.12 V提高到1.23 V。

EQE curves PVSK-PAN solar cell

EQE曲線和綜合控制電流和PVSK-PAN太陽能電池。

本文關鍵字:鹵化物鈣鈦礦薄膜、halide perovskite film、聚丙烯腈、polyacrylonitrile、量子效率、Quantum Efficiency

原文: https://doi.org/10.1002/anie.202113932

open-circuit voltage halide perovskite film

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