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劉明偵Advanced Science：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中表面極性分子如何增強(qiáng)開(kāi)路電壓

閱讀：1312 發(fā)布時(shí)間：2023/4/25

主要內(nèi)容

開(kāi)路電壓(Voc)的提高為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)的性能向理論極限發(fā)展提供了突破口。通過(guò)有機(jī)鹵化銨鹽(例如苯乙基銨離子PEA+和苯甲基銨離子PMA+)進(jìn)行表面改性是抑制缺陷密度的最直接策略之一，從而提高Voc。然而，高開(kāi)路電壓背后的機(jī)制尚不明確。

在這篇文章中，電子科技大學(xué)劉明偵團(tuán)隊(duì)將極性分子PMA+應(yīng)用于鈣鈦礦與空穴傳輸層之間的界面，獲得了1.175 V的高Voc，與未經(jīng)處理的器件相比增加了100 mV以上。結(jié)果表明，表面偶極子的等效鈍化效應(yīng)有效地改善了空穴準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的分裂。最終，缺陷抑制和表面偶極子等效鈍化效應(yīng)的共同作用使Voc整體顯著增強(qiáng)。由此產(chǎn)生的PSCs器件效率高達(dá)24.10%。通過(guò)表面極性分子對(duì)PSCs中高Voc的貢獻(xiàn)來(lái)確定，極性分子可以實(shí)現(xiàn)更高的電壓，為高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供途徑。

圖1：薄膜制備過(guò)程和表面形貌

圖2：鈣鈦礦薄膜的掠射廣角X射線散射(GIWAXS)圖像

圖3：表面結(jié)合及鈍化效果的表征

圖4：器件結(jié)構(gòu)及光伏性能

圖5：場(chǎng)效應(yīng)鈍化和載流子密度模擬

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