基于BA间隔阳离子的高效率二维钙钛矿太阳能电池研究

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二维Ruddlesden-Popper(RP)相(2D)卤化物钙钛矿由于其光电特性的广泛可调性和光伏器件优异的稳定性而引起了人们极大的关注。然而,2D钙钛矿太阳能电池(PSC)中的电荷提取/传输仍然受到不可消除的量子阱效应的限制,导致其能量转换效率(PCE)非常低。我们首次将PTAA作为空穴传输层用于(BA)2MA3Pb4I132D钙钛矿PSCs,在PTAA基底上实现了晶向202面的垂直取向,制备了能量转换效率(PCE)为14.3%(n≤4)2DPSCs。通过瞬态光电流光电压分析,增强的PCE归因于电荷的快速提取,与电荷复合的抑制。BA间隔阳离子的垂直排列,使得活性层能够在低温(T)下产生有效的电荷。热涂器件在210K时显示出15.0%的峰值PCE [1]。这种趋势可能与量子阱中降低的势垒相关。随后我们提出了2DPSC的缓慢后退火(SPA)工艺,通过SPA处理后,我们获得了17.26%的最高效率(n=4),同时增强了开路电压(1.24 V),短路电流和填充因子。SPA处理过后,活性层2D钙钛矿获得了多个钙钛矿相(底部从n=1的2D相到顶部n=$的准3D相递变)的梯度分布。这种相分布在活性层内产生梯度分布的能级,促进载流子传输/提取并抑制Shockley-Read-Hall电荷复合。据我们所知,到目前为止,这是基于BA间隔物(n=4)的RP相PSC的最高效率。我们相信这种简易方便的处理工艺(SPA)为二维太阳能电池在实际光伏应用中提供了重要的借鉴意义。
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