FAPbI3具有出色的帶隙和熱穩(wěn)定性，因此已成為用作光伏器件的最有前景的鈣鈦礦候選材料。光伏效率、器件遲滯及操作可重復性在很大程度上受到鈣鈦礦/電子傳輸層（ETL）和鈣鈦礦/空穴傳輸層（HTL）界面的影響。二氧化錫ETL /鈣鈦礦界面無疑具有眾多的缺陷，特別是來源于低溫合成環(huán)境的深能級缺陷。這些缺陷極大地損害了鈣鈦礦的成核和結(jié)晶質(zhì)量。鈣鈦礦/HTL界面也同樣容易形成缺陷。常見的HTL接觸有很強的非輻射復合損失，并由于存在較大的能壘而妨礙了界面載流子的提取。
近日，中國科學院化學研究所的王吉政研究員和李勇軍研究員合作，有效地將兩種新型的二維(2D)碳化物Ti3C2Clx 納米MXene和o-TB-GDY 納米石墨炔分別引入ETL/鈣鈦礦和鈣鈦礦/HTL界面，最大程度地減少界面缺陷并大幅提升了器件性能。
錨定納米MXene與Pb2+形成有利的Pb-Cl鍵極大地促進了PbI2薄膜與有機胺鹽溶液的完全反應，從而增強了α-FAPbI3的結(jié)晶性和取向。此外，π-電子共軛與納米石墨炔三角形孔隙上欠配位的Pb缺陷的強配位作用抑制了非輻射復合，并增強了鈣鈦礦表面的疏水性。 熒光mapping的結(jié)果表明，與對照的鈣鈦礦薄膜相比，含有納米MXene鈍化的薄膜在熒光強度上顯示出顯著的增強。在進行納米石墨炔上層鈍化后，熒光計數(shù)達到峰值。這一觀察證明制備形成了成膜均勻且缺陷密度和表面復合減少的鈣鈦礦薄膜。 經(jīng)納米MXene和納米石墨炔雙界面鈍化的器件，光電轉(zhuǎn)換效率從22.72%提升至24.86%，同時有效減少了器件的遲滯效應。在空氣環(huán)境下，基于雙界面鈍化制備的未封裝器件經(jīng)過1464小時后器件性能僅下降8％，而控制器件的性能下降了22％，雙界面鈍化的器件穩(wěn)定性得到了顯著的提升。 總之，這項工作提供了一種全面鈍化的策略來提高鈣鈦礦體相和表面的薄膜質(zhì)量，該策略也可以應用于其它新型光伏器件。 論文信息 Dual-Interface Engineering in Perovskite Solar Cells with 2D Carbides Jiandong He, Guilin Hu, Yuanyuan Jiang, Siyuan Zeng, Guosheng Niu, Guitao Feng, Zhe Liu, Kaiyi Yang, Cong Shao, Yao Zhao, Prof. Fuyi Wang, Prof. Yongjun Li, Prof. Jizheng Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202311865
