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有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池作為新一代光伏技術(shù)，其效率已接近晶硅太陽(yáng)能電池。其內(nèi)部界面存在大量缺陷，嚴(yán)重影響電池的光伏性能和穩(wěn)定性。在界面處引入二維（2D）鈣鈦礦材料，能有效緩解界面缺陷、抑制非輻射復(fù)合，同時(shí)增強(qiáng)疏水性與熱穩(wěn)定性。
中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所等研究團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)調(diào)控二氧化錫納米顆粒表面配體，開(kāi)發(fā)了一種原位固態(tài)配體交換反應(yīng)，形成2D/3D鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的策略。
研究團(tuán)隊(duì)依次將巰基乙酸（TGA）和油胺（OAm）接枝到二氧化錫納米顆粒表面（SnO2–TGA–OAm）。TGA與OAm之間的強(qiáng)化學(xué)鍵，確保了油胺配體僅在鈣鈦礦薄膜的熱退火過(guò)程中，才與甲脒氫碘酸鹽（FAI）的陽(yáng)離子發(fā)生交換。這一受控反應(yīng)最終在鈣鈦礦薄膜底部界面處實(shí)現(xiàn)原位構(gòu)建2D/3D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
這種位置可控的2D/3D結(jié)構(gòu)加速了鈣鈦礦相的形成，顯著提升鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，使薄膜底層界面的缺陷濃度降低十倍以上，對(duì)應(yīng)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池展現(xiàn)出卓越的光電轉(zhuǎn)換效率。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-能源》（Nature Energy）上。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金以及山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。
氧化錫納米材料鏈段調(diào)控以實(shí)現(xiàn)原位構(gòu)建2D/3D異質(zhì)結(jié)原理圖 |
太陽(yáng)能光伏：
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