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浴日光能鈣鈦礦
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籠狀二銨分子可最大限度地減少高效鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池的界面能量損失
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中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葉繼春教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型的多功能籠狀氯化二銨分子。該分子有效地最大限度減少了界面能量損失，使所得鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池（TSC）能夠?qū)崿F(xiàn)高效率和穩(wěn)定性。 研究人員合成了1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷氯化物（DCl），并將其引入鈣鈦礦/C60界面中�；\狀二銨陽(yáng)離子同時(shí)含有路易斯酸（R3NH⁺）和路易斯堿（R3N）官能團(tuán)，使其能夠同時(shí)充當(dāng)電子供體和受體。這種雙重功能有效地鈍化了表面缺陷，抑制了非輻射復(fù)合，并調(diào)節(jié)了界面偶極子的形成，從而改善了能級(jí)排列和電荷選擇性。 重要的是，自發(fā)極化的DCl陽(yáng)離子誘導(dǎo)具有面內(nèi)取向和明顯鐵電性的相純準(zhǔn)二維鈣鈦礦的生長(zhǎng)。這種鐵電效應(yīng)通過(guò)上移表面功函數(shù)和促進(jìn)有利的 p-to-n 表面能量躍遷來(lái)促進(jìn)載流子的分離和提取。結(jié)果是形成了鐵電準(zhǔn)二維鈣鈦礦層，增強(qiáng)了電荷傳輸并抑制了整個(gè)界面的復(fù)合。 利用這種分子界面工程策略，該團(tuán)隊(duì)制造了1.68 eV倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，實(shí)現(xiàn)了22.6%（0.1平方厘米）和21.0%（1.21平方厘米）的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。當(dāng)集成到基于隧道氧化物鈍化接觸的 1.0 cm² 整體鈣鈦礦/硅疊層電池中時(shí)，DCl介導(dǎo)的鈣鈦礦頂部電池可提供令人印象深刻的 31.1% 的 PCE。此外，疊層器件表現(xiàn)出出色的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性，在環(huán)境條件下在ISOS-L-1最大功率點(diǎn)跟蹤下連續(xù)運(yùn)行1,020小時(shí)后，仍保持其初始效率的85%。 這項(xiàng)工作為縱向鈣鈦礦界面物理建立了一種強(qiáng)大的分子設(shè)計(jì)方法，并為高效耐用的鈣鈦礦串聯(lián)光伏技術(shù)開(kāi)辟了新的可能性。 |
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浴日光能鈣鈦礦
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