含羰基的芳香酮或醛已被证明是钙钛矿薄膜的有效缺陷钝化剂,可改善钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的性能。据称,芳香单元内的π电子和羰基都可以分别与离子缺陷相互作用,然而,这导致难以理解这些芳香酮/醛分子的钝化机制。
在此,青岛科技大学刘仕伟、中科院逄淑平和郭鑫等人通过研究具有不同共轭面的三种芳香醛,即联苯-4-甲醛 (BPCA)、萘-2-甲醛 (NACA) 和芘-1-甲醛 (PyCA),阐明了一个分子中两个部分对缺陷钝化的影响。我们的研究结果表明,位于共轭系统中的 π 电子并不直接对缺陷表现出强钝化,而是增强了羰基的电子云密度,从而增强了它与缺陷位点的相互作用;因此,随着三个分子的共轭面的扩展,它们的缺陷钝化能力逐渐提高。
结合 PyCA 和最扩展π电子离域的 PSC 可实现 25.67% (0.09 cm²) 和 21.76% (14.0 cm²) 的最大功率转换效率。此外,这些设备表现出出色的长期稳定性,在最大功率点运行 1000 小时后仍能保持 95% 的初始效率。
Xiaoqing Jiang, Lina Zhu, Bingqian Zhang, Guangyue Yang, Likai Zheng, Kaiwen Dong, Yanfeng Yin, Minhuan Wang, Shiwei Liu, Shuping Pang, Xin Guo, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202420369.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202420369
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