准2D架构可提高1.67 eV的Cs丰富纯化矿太阳能电池的稳定性和效率

科学领域:

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

背景情况:

• 三化 (CsPbI₃) 矿由于其稳定性,是并联太阳能电池中顶部电池的优秀候选人.
• 一个主要的挑战是CsPbI₃的相位不稳定性,它从所需的矿相转换为非矿相,阻碍了实际应用.
• 将formamidinium (FA⁺) 纳入CsPbI₃旨在提高相位稳定性和效率,而不会显著改变带隙.

研究的目的:

• 为了提高基于CsPbI的矿太阳能电池 (PSC) 的相位稳定性和效率.
• 为了研究准二维矿中间体在调节结晶和提高片质量的作用.
• 为了实现高开放电路电压 (V_OC) 和电力转换效率 (PCE) 在Cs丰富,宽带间隙的PSC中.

主要方法:

• 在CsPbI中引入formamidinium (FA⁺),以创建Cs_xFA_1-xPbI₃组合物.
• 使用基化物 (PPACl) 促进形成一个准-2D PPA₂(Cs_xFA_1-x) _n-1Pb_nI_3n+1中间阶段.
• 分析准2D中间体作为3D矿面向结晶和减轻结构扭曲的支架的作用.

主要成果:

• 准二维矿中间体有效调节了结晶,从而提高了膜质量和增强了V_OC.
• PPACl促进了准2D阶段的形成,这缓解了过渡到α阶段期间的晶格不匹配和结构扭曲.
• 优化的 Cs_0.7FA_0.3PbI₃ PSC 实现了 21.42% 的功率转换效率,这是 Cs 丰富的宽带间隔 PSC 的高值.

结论:

• 使用准二维矿中间体是一种可行的策略,可以提高基于CsPbI₃的矿的相稳定性和结晶性.
• 这种方法有效地减少了缺陷密度和V_OC损失,导致PSC的显著性能提升.
• 开发的方法为未来的光伏应用提供了一条通往高效率的Cs丰富的宽带间隙矿石太阳能电池的途径.