基于蒂奥芬的介层的比较分析,以提高Ruddlesden-Popper二维洛夫斯基特太阳能电池的性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 太阳能光伏发电是如何实现的

背景情况:

• 由于可调节性质和稳定性,二维拉德尔斯登 - 波珀 (RP) 矿对光电子具有前景.
• 层间酸对2D RP矿的性能有很大的影响.
• 了解阴子特异效应对于优化矿太阳能电池设计至关重要.

研究的目的:

• 通过使用硫甲基胺 (TMA) 和硫甲基胺 (TEA) 介层离子,研究二维RP矿之间的内在和设备性能差异.
• 阐明层间阴离子选择在矿结晶,电荷传输和设备效率中的作用.
• 为2D RP矿太阳能电池选择最佳的有机介层酸提供见解.

主要方法:

• 密度函数理论 (DFT) 计算用于分析电子结构和材料特性.
• 基于TMA和TEA的2D矿薄膜的实验合成和表征.
• 矿太阳能电池设备的制造和性能测试,包括效率和稳定性测量.

主要成果:

• DFT计算显示 (TEA) 2PbI4具有比 (TMA) 2PbI4.4更大的扭曲[PbI6]4-单位,更大的带间隙和更大的有效质量.
• 基于TEA的矿形成了更多的低n相,阻碍了电荷转移和光收获.
• 基于TMA的矿显示出出色的薄膜质量,提高了电子流动性,功率转换效率 (PCE) 为16.56%,在1080小时的环境暴露后保持了88%的效率.

结论:

• 有机介层离子的选择极大地影响了2D RP矿的性能和设备的性能.
• 与TEA电离子相比,TMA电离子促进了优越的薄膜质量,电荷传输和设备稳定性.
• 这些发现为高性能和稳定的2D RP矿太阳能电池的合理设计提供了宝贵的指导.