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Angew. Chem. :聚噻吩电解质实现高效大面积2D钙钛矿太阳能电池2022-08-25
发展高效、稳定的太阳能电池是解决当前能源危机的重要手段。近些年来,3D有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的转换效率已经发展至25.7%,媲美单晶硅太阳能电池,具有巨大的应用前景。然而,3D钙钛矿材料的本征稳定性问题一直限制着其大规模商业化发展。

与3D钙钛矿相比,2D层状结构钙钛矿含有更大、不易挥发且疏水的有机阳离子,其热稳定性、化学稳定性和环境稳定性大大提高。虽然2D钙钛矿太阳能电池在过去几年能量转换效率显著提升,但制备均匀的大尺寸二维钙钛矿薄膜仍是一个挑战,这也关系到2D钙钛矿电池的进一步应用。

近日,苏州大学马万里教授、袁建宇教授团队发展了一种可以制备大面积高质量2D钙钛矿薄膜的策略。以聚噻吩电解质P3CT为研究对象,将其与丁胺(BA)反应制备P3CT-BA水溶液,设计了一种具有高均匀性、高表面浸润性、高空穴提取效率及传输效率的空穴传输材料,实现器件界面的调控,并通过埋底锚定钝化优化2D钙钛矿结晶取向从而实现高性能大尺寸的二维钙钛矿太阳能电池。

 

 

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通过热旋涂制备的二维钙钛矿通常要求基底具有良好的浸润性,因此P3CT-BA水溶液在作为反式电池的空穴传输材料具有独特的优势。GIWAXS也表明该传输层可以优化结晶取向使其垂直于基底生长从而有利于电荷传输,晶体排列的原理模型展示了这一过程。

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最终,基于P3CT-BA制备的二维钙钛矿太阳能电池展示出17.74%的转换效率。此外,在大面积2×3 cm2和5×5 cm2基底上制备的器件分别展示出14.81%和11.13%的转换效率。大面积2D钙钛矿薄膜的荧光成像图表明P3CT-BA可以辅助形成均匀的薄膜,该工作为解决大面积2D钙钛矿太阳能电池制备提供了一种有效的实验路径。

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文信息

Tailoring Phase Alignment and Interfaces via Polyelectrolytes Anchoring Enables Large-area 2D Perovskite Solar Cells

Chenxu Han, Yao Wang, Jiabei Yuan, Jianguo Sun, Xuliang Zhang, Claudio Cazorla, Xianxin Wu, Ziang Wu, Junwei Shi, Junjun Guo, Hehe Huang, Long Hu, Xinfeng Liu, Han Young Woo, Jianyu Yuan, Wanli Ma

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202205111

 

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