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南開(kāi)張曉丹組JACS：效率達(dá)25.16%！偶極咔唑銨鹽用于高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中拓寬電場(chǎng)分布

發(fā)表時(shí)間：2025-02-28 09:40

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主要內(nèi)容：

具有銨鹽鈍化的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）展現(xiàn)出**的器件穩(wěn)定性能。除了常規(guī)的化學(xué)鈍化之外，銨鹽還可以調(diào)控鈣鈦礦表面的電子結(jié)構(gòu)，然而，分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系仍有待進(jìn)一步探究，尤其是偶極效應(yīng)。

在此，南開(kāi)大學(xué)光電子薄膜器件與技術(shù)研究所，所長(zhǎng)張曉丹教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)采用咔唑（carbazole）及其鹵代衍生物作為銨鹽（ halogenated counterpart）的官能團(tuán)。具有剛性共軛分子結(jié)構(gòu)的2-Chloro-carbazol-9-ethylammonium iodide (CzCl-EAI)，可進(jìn)一步發(fā)揮化學(xué)鈍化作用，增強(qiáng)鈣鈦礦在環(huán)境中的穩(wěn)定性。

此外，我們發(fā)現(xiàn)鹵代處理可增強(qiáng)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，進(jìn)而增大分子偶極矩，使得鈣鈦礦薄膜的耗盡區(qū)寬度達(dá)到在使用 PDAI?條件下的三倍。基于混合鈍化策略的倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá)到了 25.16%，并且在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)（QSS）測(cè)量下經(jīng)認(rèn)證效率為 24.35%。未封裝的器件在ISOS-D-2條件下 1100 小時(shí)后仍能保持初始光電轉(zhuǎn)換效率的 91% 以上，在相對(duì)濕度為 50 - 60% 的環(huán)境空氣中連續(xù)光照 500 小時(shí)后，仍能維持其初始性能的 80%。