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Angew. Chem. :探究芳香醛的π電子在鈍化鈣鈦礦缺陷中的作用2025-04-06
有機-無機鹵化物鈣鈦礦太陽能電池目前的單結認證效率高達26.7%,已成為光伏領域的重要研究前沿。然而,多晶鈣鈦礦薄膜不可避免地包含許多離子缺陷,這些缺陷的存在作為非輻射復合中心,嚴重影響了電池的性能和長期穩定性。通常而言,含有羰基官能團的鈍化分子可與鈣鈦礦中的缺陷相互作用,從而獲得高質量的鈣鈦礦薄膜。

然而,這些添加劑表現出不同的缺陷鈍化能力,其原因尚不清楚。特別是有些羰基添加劑的共軛單元內的π電子也可能與離子缺陷相互作用,這為理解含共軛單元和羰基分子的鈍化機理以及選擇合適的鈍化材料帶來了挑戰。

 

 

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近日,青島科技大學劉仕偉教授、大連理工大學王敏煥副教授、中科院青島能源所逄淑平研究員和中科院大連化物所郭鑫研究員合作,以三種芳香醛分子(BPCA、NACA和PyCA)為研究對象,作為添加劑引入到鈣鈦礦薄膜以探究這些分子中的π電子的缺陷鈍化能力。

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結果表明,這些芳香醛的鈍化效果隨著共軛面的擴展而得到改善。值得注意的是,共軛體系中的離域π電子增加了羰基周圍的電子鈍化密度,增強了它們與缺陷位點的相互作用,盡管它們不能直接為鈣鈦礦薄膜中的缺陷提供有效的鈍化。

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因此,具有最大偶聯體系的PyCA分子的電池實現了25.67%的高效率。此外,含有PyCA鈍化劑的大面積鈣鈦礦模組(活性面積為14.0 cm2)也獲得了21.76%效率。

青島科技大學化工學院蔣曉慶副教授、碩士研究生朱麗娜與中國科學院青島生物能源與過程研究所博士研究生張秉乾為文章的共同一作,王敏煥副教授、劉仕偉教授、逄淑平研究員和郭鑫研究員為共同通訊作者,青島科技大學為第一通訊單位。該工作揭示了π電子在含羰基芳香醛鈍化能力中的重要性,闡明了具有不同共軛結構的羰基化合物之間的新關系及其對鈣鈦礦缺陷的鈍化影響,為設計和合成新型含羰基添加劑為開發高效和長期穩定的鈣鈦礦器件提供了新的見解。

文信息

Insights Into the Role of π-Electrons of Aromatic Aldehydes in Passivating Perovskite Defects

Xiaoqing Jiang.,?Lina Zhu,?Bingqian Zhang,?Guangyue Yang,?Likai Zheng,?Kaiwen Dong,?Yanfeng Yin,?Minhuan Wang,?Shiwei Liu,?Shuping Pang,?Xin Guo

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202420369

 

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