报告

钙钛矿光伏电池表面缺陷钝化的结构分子构型

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科学 2019年12月20日:
卷 366,第6472版,第1509-1513页
DOI:10.1126 / science.aay9698

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优化表面钝化

表面缺陷处的非生产性电荷复合会限制杂化钙钛矿太阳能电池的效率,但这些缺陷可通过小分子的结合而钝化。 Wang 等。 研究了三个这样的小分子-茶碱,咖啡因和可可碱-同时带有羰基和氨基。 对于茶碱而言,氨基氢与表面碘化物之间的氢键结合了最主要的反位缺陷,优化了羰基相互作用,并将钙钛矿电池的效率从21%提高至22.6%。

科学 ,本期p。 1509

抽象

表面陷阱介导的非辐射电荷复合是实现高效金属卤化物钙钛矿光伏电池的主要限制。 钙钛矿晶格的离子特性通过官能团和缺陷之间的相互作用使分子缺陷钝化方法成为可能。 然而,缺乏对分子构型如何影响钝化效果的深入了解对合理的分子设计提出了挑战。 在此,系统地研究了茶碱,咖啡因和可可碱对被激活以进行缺陷钝化的官能团的化学环境。 当分子中的NH和C = O处于最佳构型时,NH和I(碘)之间的氢键形成有助于主要C = O与抗位Pb(铅)缺陷的结合,从而最大化表面缺陷结合。 通过茶碱处理证明了光伏装置的稳定的功率转换效率为22.6%。

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