近日，我所太陽能研究部薄膜太陽能電池研究組（DNL1606）劉生忠研究員團(tuán)隊與陜西師范大學(xué)趙奎教授合作，在二維Dion-Jacobson（DJ）鈣鈦礦成膜控制研究中取得新進(jìn)展，制備了高效率芳香族二維DJ鈣鈦礦太陽電池。

近年來，二維有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦半導(dǎo)體材料憑借其高的環(huán)境穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)多樣性，受到了研究者們的廣泛關(guān)注。本工作中，合作團(tuán)隊利用原位表征手段，實(shí)時追蹤二維DJ鈣鈦礦前驅(qū)體溶液反應(yīng)形成固態(tài)薄膜的結(jié)晶過程，以及其對量子阱生長，電荷傳輸、太陽電池性能的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，在溶液處理過程中，快速提取溶劑可以加快鈣鈦礦相的成核和生長，避免從中間相到鈣鈦礦相的間接轉(zhuǎn)變。因此，通過提升薄膜質(zhì)量、優(yōu)化量子阱的厚度分布，有利于提高二維鈣鈦礦太陽電池的電荷傳輸效率、載流子壽命和遷移率，最終改善電池的短路電流和開路電壓，制備出效率為15.81%的器件，這是目前文獻(xiàn)可查的芳香族二維DJ鈣鈦礦太陽電池的最高效率。該研究對指導(dǎo)DJ鈣鈦礦實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)化的光電性能和器件性能具有重要意義。



該工作以題為“Film Formation Control for High Performance Dion–Jacobson 2D Perovskite Solar Cells”發(fā)表在Advanced Energy Materials上。該工作的第一作者是我所2017級DNL1606博士研究生張旭。上述研究得到我所創(chuàng)新基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中央高校基金、教育部“111引智計劃”等項目的資助。（文/圖 張旭、段連杰）