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二维Ruddlesden-Popper钙钛矿太阳能电池的能量学与能量损失
摘要： 二维Ruddlesden-Popper钙钛矿（RPPs）因其优异的稳定性和可观的效率，正成为三维同类材料的潜在挑战者。然而，关于二维RPPs能量学的基本问题尚未明晰。本研究系统探究了(PEA)?(MA)???Pb?I????/[6,6]-苯基-C??-丁酸甲酯（PCBM）界面在不同n值（1、3、5、40和∞）下的能量特性。发现二维RPP界面（n=3、5和40）形成n-n结而非纯二维/三维情形（n=1和∞）的p-n结。苯乙铵碘配体上的电势梯度显著降低表面功函数，促进光生载流子分离——电子在界面处从钙钛矿晶格转移至配体，从而减少电荷复合。这使得基于二维RPP（n=5）/PCBM的钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有最小能量损失和最高开路电压（Voc）。通过在纯三维钙钛矿与PCBM间插入薄层二维RPP盖帽层，PSCs的Voc显著提升94 mV，该机制进一步得到验证。Mott-Schottky分析的电容-电压测试表明，这种Voc提升源于界面电势增强。
关键词： 能量损失、二维Ruddlesden-Popper钙钛矿、开路电压、钙钛矿太阳能电池、能量学
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过纳米片揭示二维Ruddlesden-Popper钙钛矿的A位阳离子尺寸对带边调控的影响
摘要： 目前对卤化物钙钛矿(APbI3)中不同A位阳离子影响光物理性质的认识受限于组分可调性。本研究报道了一系列二维Ruddlesden-Popper(RP)型钙钛矿(上标)(HA)2(A)Pb2I7(HA=正己铵)胶体纳米片的合成与表征，该系列材料包含七种大小不同的A位阳离子，由此揭示了此类A位阳离子的尺寸效应。吸光度与光致发光(PL)测量显示光学带隙随A位阳离子尺寸呈明显的抛物线变化趋势，其中甲铵和甲脒位于曲线下端。这种带隙偏移归因于模板Pb-I骨架的A位空腔内化学压力的改变。PL量子产率与时间分辨PL测量表明A位阳离子尺寸对PL效率和载流子寿命的影响。这项基础研究可为光电应用中钙钛矿材料A位阳离子的选择提供依据。
关键词： 化学压力、光致发光、A位阳离子、二维Ruddlesden-Popper钙钛矿、光学带隙
更新于2025-09-19 17:13:59