电子科技大学李世彬&SH Yuan团队最新EES：亲电分子诱导的π-π相互作用降低空穴传输层的能量无序性实现高效钙钛矿太阳模组

文摘 2024-09-05 19:46 瑞士

聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺 (PTAA) 通常用作倒置钙钛矿太阳能电池(PSC) 中的共空穴传输层。它可以有效提高NiOx 的空穴传输能力并阻碍NiOx 与钙钛矿之间的界面反应。然而，PTAA的能量无序和高疏水性会影响电荷传输和优质钙钛矿薄膜的形成，进一步限制 PSC效率和稳定性的提高。基于此，电子科技大学李世彬&Shihao Yuan团队将亲电分子与 PTAA 共组装以降低能量无序并提高异质结界面的质量，相关成果于2024年9月5日发表于Energy & Environmental Science期刊。在这些亲电分子中，2,6-二氟-3-硝基苯甲腈(FCNO2) 根据第一性原理表现出最大的亲电能力，通过与PTAA 建立最强的π-π相互作用有效促进分子堆积。这种相互作用促进了 PTAA 和 FCNO2 之间的电荷转移，进一步提高了空穴迁移率和能级，并重新排序了分子链，从而降低了 PTAA 的能量无序性。此外，FCNO2 掺杂的 PTAA 还降低了成核的自由能垒，有助于获得无针孔的钙钛矿层底表面。因此，最佳钙钛矿太阳能模块(PSM)实现了20.6%的光电转换效率（认证值为 20.1%，57.3 cm2），这是有效面积超过50 cm2的倒置PSM的最高纪录。此外，在1个太阳光照下连续运行 1500 小时后，所得PSM 仍能保持其原始效率的94%。我们的结果表明，通过共组装策略应用高亲电性分子来减少有机电荷传输层中的能量无序是提高PSM 性能的有效方法。

论文信息：L. Wang, S. yuan, F. Qian, T. Zhang, H. Zheng, X. Li, T. Lan, Q. Xu, P. Zhang and S. Li, Energy Environ. Sci., 2024, DOI: 10.1039/D4EE03173C.

第三代薄膜太阳电池

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