在 n-i-p 平面钙钛矿太阳能电池中,高结晶度钙钛矿薄膜和对高湿度的长期稳定性对于高光伏性能和未来的商业化至关重要。上海交通大学陈俊超等人通过一步沉积方法将Cl封端的Ti3C2量子点(表示为 Ti3C2Clx QD)作为添加剂引入钙钛矿前驱体溶液中。
本文要点:
1)Ti3C2Clx QDs的Cl末端与Pb2+离子之间的强相互作用可以延缓结晶速率并在薄膜结晶过程中诱导优选的晶粒取向,从而提供具有高结晶度、较少陷阱态和较小残余物的高质量钙钛矿薄膜拉伸应变。
2)同时,由于其自上而下的梯度分布,Ti3C2Clx量子点的加入还可以加速氧化锡(SnO2)电子传输层(ETL)和钙钛矿层之间的电荷提取和有益带对齐。
3)因此,具有Ti3C2Clx QD 的器件可以实现21.31%的效率,1.19 eV的超高开路电压和可忽略的滞后。此外,通过取代Ti3C2Clx 的OH端基,Cl端基的Ti3C2Clx 量子点可以避免钙钛矿中质子化有机胺可能发生的去质子化,从而提高整体稳定性。
4)因此,未封装的器件在室温下在 40%的相对湿度下老化1000小时后,仍能保持其初始PCE的84%以上,从而表现出出色的长期湿度稳定性。
Xiao Liu, et al. Chlorine-terminated MXene quantum dots for improving crystallinity and moisture stability in high-performance perovskite solar cells,
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134382
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721059544#!