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南開張曉丹組JACS：效率達25.16%！偶極咔唑銨鹽用于高性能鈣鈦礦太陽能電池中拓寬電場分布

發表時間：2025-02-28 09:40

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主要內容：

具有銨鹽鈍化的鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）展現出**的器件穩定性能。除了常規的化學鈍化之外，銨鹽還可以調控鈣鈦礦表面的電子結構，然而，分子結構與性能之間的關系仍有待進一步探究，尤其是偶極效應。

在此，南開大學光電子薄膜器件與技術研究所，所長張曉丹教授帶領其團隊采用咔唑（carbazole）及其鹵代衍生物作為銨鹽（ halogenated counterpart）的官能團。具有剛性共軛分子結構的2-Chloro-carbazol-9-ethylammonium iodide (CzCl-EAI)，可進一步發揮化學鈍化作用，增強鈣鈦礦在環境中的穩定性。

此外，我們發現鹵代處理可增強分子內電荷轉移，進而增大分子偶極矩，使得鈣鈦礦薄膜的耗盡區寬度達到在使用 PDAI?條件下的三倍。基于混合鈍化策略的倒置結構鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率（PCE）達到了 25.16%，并且在準穩態（QSS）測量下經認證效率為 24.35%。未封裝的器件在ISOS-D-2條件下 1100 小時后仍能保持初始光電轉換效率的 91% 以上，在相對濕度為 50 - 60% 的環境空氣中連續光照 500 小時后，仍能維持其初始性能的 80%。