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四川大学彭强、吴义辉团队针对低维金属卤化物光伏器件开展研究。低维金属卤化物太阳能电池具备良好的稳定性潜力,但器件性能受不可控结晶过程与缺陷诱导载流子复合限制。为此团队开发了2‑巯基苯并噻唑(MBT)介导的一体化动态分子工程策略,用于制备有序低维金属卤化物/有机p‑n异质结光伏器件。

MBT兼具多重协同功能:体系内可构建自维持、紫外可逆的氧化还原循环,持续将光热产生的氧化态碘物种还原为碘离子,抑制卤化物氧化与光诱导组分分解,缓解器件工作应力下的组分劣化;同时MBT通过路易斯酸碱相互作用结合配位不饱和Pb²⁺,依靠氢键锚定甲胺阳离子(MA⁺),调控前驱体胶体行为,延缓成核、促进晶体均匀生长,得到高结晶度薄膜,降低陷阱辅助非辐射复合,改善电荷传输性能。

团队将该分子改性策略与有序纳米压印p‑n异质结结构结合,优化界面接触与电荷提取。最优器件光电转换效率达24.36%,开路电压高达1.212V。稳定性测试显示,未封装器件经1512h环境储存、240h紫外光‑暗循环、530h连续1倍太阳光强最大功率点追踪后,分别保留初始效率的91.2%、79.3%、85.7%;MBT改性器件在前驱体储存、暗态静置、紫外辐照与连续工作老化条件下稳定性均显著提升。

该研究证实,一体化动态分子工程可同步实现前驱体稳定、结晶调控与缺陷钝化,为构筑高效稳定的低维金属卤化物光伏器件提供了有效技术路径。

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文献信息

Self-SustainingRedoxMolecularRegulationStabilizesandEnablesLow-DimensionalMetalHalide/OrganicInterdigitatedHeterojunctionSolarCells

QiWang,YuqiYao,ZhiluXu,BenFan,XiaopengXu,YihuiWu,QiangPeng

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.78582