氨基功能化碳化铌MXene作为电子传输层和钙钛矿添加剂制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池

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单位华南理工大学物理与光电学院
来源第九届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会
出版年2022
摘要
钙钛矿太阳能电池由于优异的光电性能以及简单的加工过程备受关注。然而,具有优异光电性能且能级与钙钛矿相匹配的电子传输材料仍需进一步探索以满足其商业化应用。本工作中,作者通过肼处理的方法将二维的碳化铌MXene表面的氟基团转化成氨基,氨基功能化后碳化铌MXene的功函数从4.65 eV降低到4.32 eV,更接近钙钛矿活性层的导带。此外,将具有大量氨基的碳化铌MXene掺杂到钙钛矿前驱体溶液中制备钙钛矿薄膜,碳化铌MXene表面的氨基可与钙钛矿溶液中的碘离子形成氢键相互,能有效降低钙钛矿的结晶速率,有利于形成高质量和具有结晶取向的钙钛矿薄膜。最终,基于氨基功能化碳化铌MXene电子传输层,同时钙钛矿活性层中掺杂了碳化铌MXene的器件取得最高为21.79%的光电转换效率,相应的柔性器件以及大面积器件(0.99平方厘米)分别取得19.15%和18.31%的光电转换效率。与此同时,由于掺杂的碳化铌MXene能与钙钛矿活性层中的碘离子形成氢键相互作用,这降低了钙钛矿活性层中的离子迁移行为,有利于提高器件的稳定性。未封装器件在手套箱中保存1500小时后仍能保持93%的初始效率,同时在85℃条件下退火200小时后仍能保持74%的初始效率。这个工作表明二维碳化铌MXene材料在光电器件中有良好的应用前景。[1]

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