陈江照等人：16.75%效率！无甲胺二维DJ相钙钛矿太阳能电池

近日，重庆大学光电工程学院陈江照研究员团队在国际知名学术期刊Journalof Power Sources（TOP期刊）上发表题为《Interfacial gradient energy band alignment modulation via ion exchangereaction toward efficient and stable methylammonium-free Dion-Jacobson quasi-2Dperovskite solar cells》的文章。相对于Ruddlesden–Popper（RP）型二维钙钛矿Dion-Jacobson (DJ)型钙钛矿因为具有更好的结构稳定性、更好的载流子输运能力等优点而得到日益剧增的关注。

 

过去报道的大多数二维钙钛矿均采用甲铵阳离子（MA+），MA+基钙钛矿常常表现出差的光、湿及热稳定性，阻碍了钙钛矿太阳能电池的商业化应用。陈江照等人通过原位离子交换反应实现梯度的溴掺杂，构筑了梯度的能带排列。首先，梯度能带排列促进载流子传输、提取和转移。其次，通过该策略改善了钙钛矿结晶和减少了薄膜缺陷密度。最后，溴的纳入增加了薄膜及器件的稳定性。

 

结果，目标器件实现了16.75%的效率，而对照器件的效率仅仅13.78%。抑制的体相和界面非辐射复合是器件性能提升的主要原因。未封装的器件在15-20%的相对湿度老化1600小时保持初始效率的93%，在60 °C老化400小时后保留初始效率的91%。该研究成果为钙钛矿太阳能电池的商业化奠定了坚实的基础。

 

 

Fig. 1. (a) Schematic illustration ofpreparation process of (BDA)FA4Pb5I16-xBrxwith GBD formed via the ion exchange reaction between I− andBr−. (b) XRD patterns of the perovskite films without and with FABrposttreatment. (c) UV–vis absorption spectra and (d) band gap of the perovskitefilms without and with FABr treatment. (e) Energy level diagram of PSCs basedon the control and target perovskite films. (f) Dark I–V curves of the deviceswith the structure of ITO/perovskite/Au and ITO/perovskite/FABr/Au.

 

文献链接：

 

Pengyu Su #,Le Bai#, Huan Bi, Baibai Liu, Shi Chen, Donghwa Lee, Hua Yang, Cong Chen*, Zhigang Zang, Jiangzhao Chen*.Interfacial gradient energy band alignment modulation via ion exchange reaction toward efficient and stable methylammonium-free Dion-Jacobson quasi-2D perovskite solar cells. Journal of Power Sources 2021, 506, 230213.

 

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775321007357?dgcid=author