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  二維結(jié)構(gòu)有機-無機雜化鈣鈦礦材料，具有優(yōu)于三維鈣鈦礦材料的耐潮濕穩(wěn)定性，但基于二維鈣鈦礦材料的太陽電池效率都低于三維鈣鈦礦電池。制備高性能二維鈣鈦礦太陽電池一方面要制備高質(zhì)量的二維鈣鈦礦晶體薄膜，薄膜由垂直基底取向的大尺寸晶粒構(gòu)成，以實現(xiàn)光生載流子傳輸能力的提升；另一方面要提高能級匹配度，減少界面間的電荷復合，從而提高開路電壓。

  近日，浙江大學陳紅征教授團隊通過結(jié)合溶劑和界面工程方法，實現(xiàn)了二維鈣鈦礦太陽電池的短路電流和開路電壓的同時提高。一方面，他們以甲酰胺/N，N-二甲基甲酰胺混合溶劑配制前驅(qū)體溶液，利用甲酰胺高的沸點和極性，促進了高質(zhì)量二維鈣鈦礦(BA,GA)₂MA₄Pb₅I₁₆薄膜的形成。從SEM、XRD和GIWAXS結(jié)果可知，甲酰胺的添加可以改善薄膜中晶粒的生長取向，保證了光生載流子沿內(nèi)建場方向的快速傳輸；晶粒尺寸也進一步增大，有利于減少晶界，抑制載流子的復合，使短路電流從13.23 mA cm^-2大幅度提高到17.02 mA cm^-2，效率從10.56% 提高到13.53%。

  他們進一步用PCP-Na取代PEDOT:PSS做為空穴傳輸層來優(yōu)化能級排列，以減少界面能量損失。PCP-Na具有比PEDOT:PSS更深的HOMO能級，與二維鈣鈦礦(BA,GA)₂MA₄Pb₅I₁₆的能級更加匹配，Na⁺也有助于空穴陷阱的填充。最終器件開路電壓明顯提高，從1.03V 提高到1.17V，效率從13.53%提高到15.86%。未封裝器件在濕度25±5%的空氣環(huán)境中儲存1200小時，效率下降幅度約為7%，顯示出很好的穩(wěn)定性。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A (2019, DOI: 10.1039/C9TA04658E)上。論文的第一作者為浙江大學高分子科學與工程學系碩士研究生連小梅，第一通訊作者為陳紅征教授，共同通訊作者為吳剛副教授。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta04658e#!divAbstract