双维迪昂 - 雅各布森混合酸佩洛夫斯基特与芳香酸
Xiaotong Li1, Weijun Ke1, Boubacar Traoré2
1Department of Chemistry , Northwestern University , 2145 Sheridan Road , Evanston , Illinois 60208 , United States.
我们合成了具有可调节结构和光电子特性的新型二维迪昂-雅各布化矿. 3AMPY系列的太阳能电池效率有所提高 (9.20% PCE),原因是无机层堆叠变化和带隙减少.
科学领域:
- 材料科学
- 固态化学
- 光电子产品
背景情况:
- 二维 (2D) 化矿具有卓越的光电子性能和结构多功能性.
- 迪昂-雅各布森 (DJ) 阶段的特点是被遮蔽的无机层,仍未得到充分的探索.
- 了解结构属性关系对于提升矿材料至关重要.
研究的目的:
- 引入一个新的二维DJ化矿系列,其一般配方是A'APbI3 (A'=4-(aminomethyl) pyridinium (4AMPY) 或3-(aminomethyl) pyridinium (3AMPY),A=甲基 (MA),n=1-4).
- 研究有机阴离子结构对无机层堆叠,八面倾斜,带隙和光发光的影响.
- 评估这些新型矿在太阳能电池应用中的性能.
主要方法:
- 新的二维DJ化物矿系列的合成和表征.
- 结构分析以确定无机层堆叠和八面体倾斜.
- 光学光谱测量带隙和光发光.
- 制造和测试初步的太阳能电池设备.
主要成果:
- 通过使用4AMPY和3AMPY离子成功合成了A'APbI3 (n=1-4) 的矿.
- 证明修改aminomethylpyridinium同位素 (4AMPY与3AMPY) 改变了无机层的堆叠,从遮蔽到偏移,并影响了八面体倾斜.
- 与4AMPY系列相比,在3AMPY系列中观察到较小的带隙.
- 与DJ矿相比,芳香间隔剂增强了刚性,减少了层间间距,并减少了介电不匹配.
- 所有合成的化合物都表现出强烈的室温光发光.
- 使用3AMPY (MA) 3Pb4I13的太阳能电池实现了9.20%的冠军功率转换效率 (PCE),超过了基于4AMPY和形类型的设备.
结论:
- 有机离子的结构安排显著影响二维DJ矿中无机层和八面倾斜的堆叠.
- 有机阴离子选择提供了一个强大的调整光电子属性的途径,包括带隙和光发光.
- 新开发的二维DJ矿显示出光伏应用的前景,并显示出高PCE的潜力.
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