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基于第一性原理预测有机金属卤化物钙钛矿中不寻常的压力诱导电子结构演化
摘要： 压力已被证明是改变材料原子和电子结构的有效参数。基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，我们系统研究了立方相MAPbI3在压力作用下的原子与电子结构变化。研究发现，在2.772 GPa的温和压力下，压缩立方相MAPbI3结构的带隙在DFT/HSE-SOC计算中分别呈现显著红移至1.114/1.380 eV，并在更高压力下持续展宽直至约20 GPa。随着压力进一步增大，带隙在约80 GPa时闭合。详细的结构性与电子特性分析表明，立方相MAPbI3结构的带隙由两种竞争效应决定：晶格收缩会减小其带隙，而PbI6八面体倾斜则会增大带隙。由此可见，压力可作为深入理解钙钛矿材料光电特性的有力工具。
关键词： 密度泛函理论，压力，有机金属卤化物钙钛矿，电子结构
更新于2025-09-23 15:23:52
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优化空穴传输材料与纳米复合材料之间的界面以实现高效钙钛矿太阳能电池
摘要： 基于有机金属卤化物钙钛矿的太阳能电池性能严重依赖于器件结构及器件堆叠中各层之间的界面。特别是电荷传输层与钙钛矿薄膜之间的界面至关重要，因为它既是钙钛矿多晶薄膜生长的基底（直接影响活性层形貌），也是电荷提取和/或复合的重要场所。本研究聚焦于我们团队新开发的钙钛矿-聚合物纳米复合材料与不同常用聚合物空穴传输层（即PEDOT:PSS[聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐]、PEDOT、PTAA[聚(双4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺)]、Poly-TPD[聚(N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺)]）在倒置平面钙钛矿太阳能电池结构中的界面工程。结果表明，当采用Poly-TPD作为空穴传输材料时，钙钛矿薄膜形貌得到改善，说明Poly-TPD与钙钛矿活性层之间的界面性能提升。我们还研究了Poly-TPD分子量(MW)对钙钛矿太阳能电池性能的影响。通过提高分子量，器件光伏性能增强，最高达到16.3%的功率转换效率。
关键词： 淀粉复合材料、太阳能电池、有机金属卤化物钙钛矿、聚合物空穴传输层、界面
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过真空升华法制备无掺杂晶体螺-OMeTAD层提升钙钛矿太阳能电池的稳定性
摘要： 阻碍有机金属卤化物钙钛矿基太阳能电池最终实现应用的主要障碍，仍是其在持续光照、环境条件和高温下稳定性较差的问题。本文首次展示了最广泛使用的固态空穴传输材料（SSHC）——螺环-OMeTAD[2,2′,7,7′-四(N,N-二对甲氧基苯胺)-9,9′-螺二芴]的真空加工工艺，并揭示其无掺杂晶体形态如何使钙钛矿太阳能电池（PSC）的稳定性获得前所未有的提升：相较于溶液法制备的参照组及空气退火至200°C的处理条件，连续光照下的稳定性提升约两个数量级。研究表明，真空沉积过程中对样品温度的控制能增强SSHC的结晶度，使其沿π-π堆叠方向形成择优取向。这些成果可能成为实现混合型有机卤化物PSC及发光二极管全真空加工的里程碑，对开发耐久性器件具有重要影响。通过采用扫描电子显微镜、X射线衍射、掠入射小角X射线散射与掠入射广角X射线散射、X射线光电子能谱以及卢瑟福背散射能谱等系列互补表征技术，全面阐明了真空升华制备的螺环-OMeTAD层的微观结构、纯度及结晶特性。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、有机金属卤化物钙钛矿、稳定性、真空沉积、固态空穴导体、Spiro-OMeTAD
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过干法转移制备的可扩展石墨烯-有机金属卤化物钙钛矿异质结构
摘要： 石墨烯作为一种单层导体，可与其他功能材料结合构建高效光电器件。然而将大面积石墨烯转移至其他材料通常需要将材料浸入水及其他溶剂中，该过程与有机金属卤化物钙钛矿等遇水敏感材料不相容。本研究首次采用干法工艺，成功将厘米级石墨烯直接堆叠在碘化铅甲脒薄膜上，且未使钙钛矿薄膜接触任何液体。光电子能谱与纳秒级时间分辨光电测量表明，石墨烯/钙钛矿界面不含显著污染物并能维持高效界面电子转移。该方法在制备石墨烯-钙钛矿光电探测器中的应用进一步得到验证——相较于传统钙钛矿-石墨烯结构制备的探测器，该干法转移技术不仅具有更优的光响应度，更为基于遇水敏感材料的多层器件集成石墨烯提供了可扩展的实现路径。
关键词： 光电探测器、界面、有机金属卤化物钙钛矿、石墨烯、电荷转移
更新于2025-09-10 09:29:36