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UCSD徐升最新Nature:具有有效载流子动力学的钙钛矿超晶格

发布时间:2022-08-11来源:


一、【导读】

与其三维(3D)对应物比较,低维金属卤化物钙钛矿(二维(2D)和准二维,B2An-1MnX3n+1,B = R-NH3+,A = HC(NH2)2+,Cs+;M = Pb2+, Sn2+;X = Cl,Br,I)具有具有周期性无机-有机结构,从而显示出良好的稳定性和无滞后的电气性能。然而,由于多晶体中存在晶界和随机取向的量子阱,其独特的多量子阱结构限制了器件的效率。在单晶中,载流子通过厚度方向的传输受到层状绝缘有机隔绝层的阻碍。此外,有机隔绝层的强量子约束限制了自由载流子的产生和输运。此外,虽然无铅金属卤化物钙钛矿已经被开发,但其器件性能受到低结晶度和结构不稳定性的限制。

二、【成果掠影】

近日,加州大学圣地亚哥分校徐升教授团队在知名期刊Nature上以题为“Perovskite superlattices with efficient carrier dynamics”发表了钙钛矿超晶格领域的重大进展。研究团队通过化学外延法制备了一种低维金属卤化物钙钛矿BA2MAn−1SnnI3n+1(BA,丁基铵;MA,甲基铵;n = 1,3, 5)超晶格。无机板垂直于基底排列,并以平行于衬底的纵横交错的2D网络互连,从而在三维空间中实现高效的载流子传输。晶格失配基底压缩有机隔绝层,大大削弱了量子限制。制备的超晶格太阳能电池的性能已在准稳态下得到验证,显示出稳定的12.36%光电转换效率。此外,带内激子弛豫过程可能产生异常高的VOC

CROWNTECH,INC.美国颐光科有限公司,成立于1997年,是来自美国的一家集研发、制造和销售光电设备(IPCE,IV测试)和与光学系统有关的设备为一体的高新技术企业。颐光凭借雄厚的光电技术知识和行业经验,秉承对科研事业真实严谨的无限追求,始终把客户需求摆在首位。针对每一位客户的需求,个性化量身定制。针对不同类型太阳能电池(光电材料)提出最完善的测试方案。同时对客户的终身技术支持。我们的设备在国内多家权威测量机构、科研院所、知名高校、国家重点实验室都有使用,得到用户的广泛好评。 “精准测试,带来可靠数据。为使用者提供最全面专业的太阳电池测试咨询和解决方案。”

三、【论文掠影】

图一、BA2SnI4超晶格的结构表征

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图二、BA2SnI4超晶格的载流子传输性能

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图三、BA2Man-1SnnI3n+1超晶格的应变性能

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图四、Bi3+合金超晶格的光伏性能研究

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图五、Bi3+合金超晶格热电子的动力学分析

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五、【前景展望】

综上,除了本文讨论的独特的映射放松机制外,高VOC也可能还可以使用其他载流子传输过程,例如平行子单元之间的叠加原理、子带吸收、原子尺度结构中的多重激子产生和离子扩散。然而这都需要进一步的研究以完全了解这一现象。通过优化电极图案的设计、顶部电极的电阻率和ETL/孔传输层的带对齐方式,可以继续改进设备性能。

文献链接:Perovskite superlattices with efficient carrier dynamics (Nature, 2022, 608, 317-323)


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