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石墨炔:连接平面太阳能电池中SnO?与钙钛矿的桥梁

DOI:10.1002/anie.202003502 期刊:Angewandte Chemie International Edition 出版年份:2020 更新时间:2025-09-23 15:21:01
摘要: 在太阳能转换器件中,电荷传输层与光活性层的匹配至关重要。近期,基于SnO?电子传输层(ETL)的平面钙钛矿太阳能电池因其卓越的光生电子与空穴提取速率差异,这一匹配问题尤为突出。为此,研究人员引入具有多重功能的石墨炔(GDY),从优化电子提取速率、诱导钙钛矿生长界面工程及钝化界面缺陷等多维度,最大化SnO?与钙钛矿的协同效应——这种界面功能同时作用于钙钛矿结晶过程及后续光伏服役周期。掺杂GDY的SnO?层最终实现电子迁移率提升4倍并优化能带排列,其增强的疏水性有效抑制异质钙钛矿成核,形成晶界减少、缺陷密度降低的高质量薄膜。系统性的密度泛函理论研究表明:新形成的C-O σ键带来的电学性能增强与钝化的Pb-I反位缺陷均源自GDY的引入。该器件取得21.11%光电转换效率且迟滞效应可忽略,预示GDY材料蕴含的无限潜力,并为钙钛矿太阳能电池的精细界面设计提供重要启示。
作者: Suicai Zhang,Haonan Si,Wenqiang Fan,Mingyue Shi,Minghua Li,Chenzhe Xu,Zheng Zhang,Qingliang Liao,Abdul Sattar,Zhuo Kang,Yue Zhang
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