与单个成分相比,由无序的多个成分组成的高熵材料可以表现出增强的材料性能。尽管基于混合无机组分的构型无序已经开发了各种高熵材料,但有机部分对于高熵结构的潜力仍未得到充分开发。
在这里,浙江大学薛晶晶和西湖大学王睿等人报告了一系列用于光伏应用的高熵有机-无机杂化钙钛矿。通过将不同的 A 位有机阳离子与不同的烷基链混合,我们获得了具有有序无机骨架和无序有机部分的杂化晶体结构,从而导致熵增加。与单组分对应物相比,混合钙钛矿表现出优异的性能,包括增强的结构转变和热应力恢复能力。当用于太阳能电池时,高熵混合钙钛矿可使倒置电池架构的功率转换效率达到 25.7%(经认证为 25.5%)。在连续照明 (AM 1.5 G) 下运行 1,000 小时后,电池仍保留超过 98% 的初始功率转换效率,线性外推至 5,040 小时的 T 90 值。
特别是,此类高熵材料的结构无序还可以减少各种钙钛矿成分、化学计量偏差、薄膜加工历史和器件架构的非辐射复合。因此,这种通用且容错的策略可以有利于未来工业大规模生产中钙钛矿太阳能电池的产量。鉴于有机部分和混合配置的丰富化学性质,这项工作也可能为调整用于光电应用的钙钛矿材料的稳定性和光电性能提供更多机会。
Tian, Y., Zhang, X., Zhao, K. et al. High-entropy hybrid perovskites with disordered organic moieties for perovskite solar cells. Nat. Photon. (2024). https://doi.org/10.1038/s41566-024-01468-1
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