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國科大李斌組ACS：效率16.09%！2D/3D異質結高效穩定碳基無空穴傳輸層PSCs

發表時間：2025-01-07 10:53

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主要內容：

在鈣鈦礦太陽能電池（PSC）領域，將二維（2D）鈣鈦礦與三維（3D）鈣鈦礦結構相結合，是優化電池性能的重要策略。然而，通過溶液工藝調控2D/3D鈣鈦礦異質結的結構與組成一直是個難題，特別是陽離子交換過程的不易控制，導致2D鈣鈦礦相的定位與厚度難以掌握。針對這一挑戰，中國科學院大學李斌教授團隊利用固相熱壓沉積技術，成功制備出結構明確的2D/3D鈣鈦礦異質結。研究發現，在施加的壓力與熱量作用下，3D鈣鈦礦層表面均勻覆蓋了一層2D鈣鈦礦，與相鄰的碳電極形成了良好的能級匹配，從而顯著提高了電荷提取效率并有效抑制了界面復合。因此，基于該2D/3D異質結的無碳基空穴傳輸層（HTL-free）PSC的光電轉換效率（PCE）高達16.09%。此外，2D鈣鈦礦層的引入還顯著增強了薄膜的疏水性和長期穩定性。綜上所述，本研究提出的簡便且高效的2D/3D鈣鈦礦異質結制備方法，為降低PSC成本并提升其性能提供了新的可能。