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南航郭萬林組ACS：效率達24.8%！由具有共軛配體的一維封端層實現(xiàn)高性能PSCs

發(fā)表時間：2025-02-24 10:50

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主要內容：

在三維（3D）鈣鈦礦表面構建低維（LD）封端層，一直是穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的常用策略。然而，由于低維 / 三維界面間電荷轉移效率低下，經(jīng)此處理的鈣鈦礦太陽能電池性能提升面臨瓶頸。南京航空航天大學的 郭萬林教授、趙曉明教授和張助華教授帶領團隊獨辟蹊徑，通過共軛喹啉胺（QA）鹵化物鹽后處理，在鈣鈦礦表面成功構建了一維封端層。與二維鈣鈦礦不同，這種獨特結構使封端層內無機板層與相鄰喹啉胺間隔物之間能夠實現(xiàn)電荷轉移，不僅降低了介電限域效應，還顯著提高了載流子遷移率。這一突破既促進了體相鈣鈦礦中空穴的高效提取，又在一維 / 三維界面有效抑制了非輻射復合。

基于上述成果，團隊制備出光電轉換效率高達 24.8% 的一維 / 三維鈣鈦礦太陽能電池。在 1 個標準太陽光光照下，該電池歷經(jīng) 3500 小時的**功率點跟蹤運行，效率損失極小。在高溫（85℃）、高濕度（85%）的嚴苛濕熱環(huán)境中持續(xù)測試 1200 小時后，電池仍能保持 95% 以上的初始效率。
特別值得指出的是，團隊創(chuàng)新性地采用基于共軛配體的一維鈣鈦礦作為三維鈣鈦礦的封端層，有效地鈍化了表面缺陷。受益于這一創(chuàng)新策略，對應的鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了高效電荷提取，界面非輻射復合大幅減少。電池效率從 21.3% 提升至 24.8%，穩(wěn)定性顯著增強。綜合各項性能表現(xiàn)，南京航空航天大學 郭萬林教授、趙曉明教授和張助華教授團隊研制的鈣鈦礦太陽能電池已躋身全球*穩(wěn)定的一維 / 三維鈣鈦礦太陽能電池之列，為該領域的產業(yè)化發(fā)展注入了強大動力。


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文獻信息

High-Performance Perovskite Solar Cells Enabled by One-Dimensional Capping Layer with Conjugated Ligands

Yajing Tang，Xiangnan Sun，Peikun Zhang，Bingkun Tian，Peng Xu，Ying Jiang，Jinping Zhang，Zhiyuan Yan，Xiaoming Zhao，Zhuhua Zhang，Wanlin Guo

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c21423



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