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科學新知:2021 Nano Energy 達20.1%高效率與高穩定PSC!2D-3D異質結構如何辦到?

  Nano Energy (IF 17.881)在2021年10月刊登了一個研究,文中提到儘管介觀的鈣鈦礦太陽能電池 (perovskite solar cell, PSC) 擁有高效率,但由於鈣鈦礦在濕氣中的不可逆分解,導致相對穩定性較差。本文提出了一種局部Dion-Jacobson (DJ) 2D-3D異質結構 (localized Dion−Jacobson (DJ) 2D-3D heterostructure, L2D-3DH)。此結構是在3D鈣鈦礦的局部表面上形成DJ 2D鈣鈦礦,故不會完全覆蓋。由於DJ 2D的部分覆蓋,此種結構不會阻礙鈣鈦礦和空穴傳輸層之間的電荷轉移,同時也有效地提高了水分穩定性。另外發現,晶體取向的控制對於有效的電荷傳輸並不重要。

  在透過太陽光模擬器等儀器的實驗,研究結果顯示,L2D-3DH產生了20.1%的功率轉換效率,高於從純3D鈣鈦礦或傳統2D-3D複合材料獲得的功率轉換效率。在70%RH高濕度下,1300小時後保持初始效率的86%。作者推論,使用DJ 2D板鈍化的3D鈣鈦礦,可降低陷阱密度,抑制非輻射複合,並增強準費米能級分裂,故能改進PCE

  結論是此篇研究透過將DJ 2D結合到3D鈣鈦礦中,提供了一種簡單有效的方法來提高PSC的效率和穩定性。

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

使用太陽光模擬器與其它的實驗結果。

RH in air perovskite solar cell

本文關鍵字:Dion-Jacobson phase、2D-3D composite、太陽光模擬器、Solar Simulator、鈣鈦礦、perovskite

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

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