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研究概述

埋底界面的優(yōu)化對于實(shí)現(xiàn)反型鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的高效率至關(guān)重要，因?yàn)槠湓诖龠M(jìn)空穴傳輸和鈍化埋底界面缺陷方面起著重要作用。

盡管自組裝單層（SAMs）常用于此目的，但單個(gè)SAM固有的局限性，如固定的材料結(jié)構(gòu)和能量水平，限制了其適應(yīng)性和在不同成分中的進(jìn)一步效率提升。

然而，基于單分子的設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)不同成分的鈣鈦礦太陽能電池之間的最佳能量對齊方面遇到了挑戰(zhàn)。

基于此，2024年11月30日，南方科技大學(xué)章勇、王行柱教授和徐保民教授等人在國際期刊Energy & Environmental Science發(fā)表題為《Versatile Energy-Level-Tunable Hole-Transport Layer for Multi-Composition Inverted Perovskite Solar Cells》的研究論文。

在本研究中，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種有效的策略，即混合具有不同偶極矩的SAM以調(diào)節(jié)能量水平和空穴傳輸特性，從而增強(qiáng)電荷傳輸特性和抑制埋底界面的能量損失。

通過理論模擬進(jìn)一步研究了能量水平調(diào)節(jié)對器件性能的內(nèi)在機(jī)制。

最終，小面積（0.736 cm²）帶隙為1.56 eV的反型PSC實(shí)現(xiàn)了冠軍功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）26.28%（認(rèn)證效率為25.80%），而大面積器件（1.1 cm²）展示了24.65%的效率。

此外，這些可調(diào)能量水平的SAM材料適用于不同制備方法和帶隙的各種PSC，分別實(shí)現(xiàn)了無反溶劑（1.56 eV）鈣鈦礦太陽能電池24.44%的效率和寬帶隙（1.85 eV）鈣鈦礦太陽能電池19.03%的效率。

值得注意的是，使用這些SAM材料的器件表現(xiàn)出優(yōu)異的光穩(wěn)定性，在最大功率點(diǎn)（MPP）運(yùn)行1000小時(shí)后仍保持超過95%的初始效率。

圖文解讀

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圖1：相應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)，計(jì)算了NiO_X、2PACz、4PACz、Me-4PACz和鹵素-SAMs（F-4PACz、Cl-4PACz和Br-4PACz）的偶極矩和HOMO水平

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圖2：倒置結(jié)構(gòu)裝置的原理圖

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圖3：基于裸NiO_X、NiO_X/2PACz、NiO_X/Me-4PACz和ETHTL-10%的鈣鈦礦太陽能電池的Nyquist圖譜

文獻(xiàn)信息

Versatile Energy-Level-Tunable Hole-Transport Layer for Multi-Composition Inverted Perovskite Solar Cells,?Energy & Environmental Science, 2024.

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/12/04/d43d530b26/

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