具有二维/三维(2D/3D)异质结构的锡基钙钛矿薄膜有望实现高性能无铅钙钛矿太阳能电池,但它们面临着由于本征多量子阱导致的不良载流子传输,以及引入有机间隔阳离子后易受影响的结晶动力学等挑战。鉴于此,2025年2月15日西北工业大学王昆&佟宇&王洪强于EES刊发同步维度结晶工程实现高效2D/3D锡基钙钛矿太阳能电池的研究成果,提出并验证了一种基于2D/3D锡基钙钛矿薄膜中同步维度结晶工程的策略,该策略可以同时解决这些挑战。与依赖精确n值控制的传统维度工程不同,本研究中使用的4-胍基苯甲酸盐酸盐(GBAC)在苯乙胺(PEA)和钙钛矿之间具有无法预料的解吸效应,从而导致从2D到3D相的直接转变。同时发现,GBAC的引入会形成细长的有机-无机杂化链,从而加速成核和生长速度,改善薄膜的结晶过程。利用这些优点,制备的锡基钙钛矿太阳能电池实现了15.02%的最佳能量转换效率,并具有出色的长期稳定性,在最大功率点工作4000小时后仍保持87%,400小时后仍保持80%。
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