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蘭州大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院Junshuai Li和Yali Li等--Ti3C2Tx MXene添加劑工程改善CsPbI2Br光伏綜合性能及其機理

CsPbI₂Br具有合理的帶隙和良好的熱穩(wěn)定性，在鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的應(yīng)用中具有廣闊的前景。然而，CsPbI₂Br太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)仍然遠低于有機-無機混合PSCs，主要是由于相對較差的CsPbI₂Br晶體質(zhì)量。本文報道了使用Ti₃C₂Tx MXene納米片對CsPbI₂Br的光活性層進行添加劑工程。由于結(jié)晶度的提高/缺陷密度的降低，以及MXene納米片和CsPbI₂Br之間肖特基結(jié)的形成，光生電子-空穴對的分離和轉(zhuǎn)移可以實現(xiàn)最佳的MXene添加。因此，添加ITO/SnO₂/ Ti₃C₂Tx的CsPbI₂Br/P₃HT/Ag的器件配置可以使PCE顯著提高15.10%，即與未添加MXene的對照器件(12.94%)相比，相對增加了約16.69%。此外，增加mxene的CsPbI₂Br層具有更高的防潮性能。

圖1 (a) Ti₃C₂T_x MXene和Ti₃AlC₂粉末的XRD圖案。(b) Ti₃C₂T_x MXene的SEM和(c) TEM圖像。

圖2. 不同視角的CsPbI2Br薄膜的SEM和AFM圖像。

圖3 (a) XRD圖案和(b)添加不同Ti₃C₂T_x MXene的CsPbI2Br薄膜的(100)峰的半高寬。(c)吸光度光譜和(d)具有不同Ti₃C₂T_x MXene添加的CsPbI2Br膜的Tauc圖曲線。

圖4. (一)設(shè)備配置。(b) AM 1.5G時J−v曲線。(c)原始和0.50 wt % mxene添加器件的EQE光譜和集成Jsc。(d) PCE值的統(tǒng)計箱形圖。

圖5。(a)沉積于SnO2涂覆ITO玻璃上的添加0.50 wt % mxene的和原始CsPbI2Br層的PL光譜。(b)在CsPbI2Br層中沒有和有0.50 wt % MXene添加的純電子結(jié)構(gòu)的EIS曲線 (c和d) I−V曲線。(e)原始和(f) 0.50 wt % mxene添加的CsPbI2Br層的接觸角測試。

圖6 DFT計算。(a) CsPbI₂Br和(b) CsPbI₂Br−Ti₃C₂F的能帶結(jié)構(gòu)。(c)沿垂直于CsPbI₂Br−Ti₃C₂F界面方向繪制的平面平均靜電勢。(d)沒有和有Ti₃C₂Tx的CsPbI₂Br層的UPS光譜。(e) CsPbI₂Br−Ti₃C₂T_x接口的能量對齊示意圖。(f)原始層和添加Ti₃C₂T_x MXene的CsPbI₂Br層的激子解離和載流子轉(zhuǎn)移示意圖。

相關(guān)科研成果由蘭州大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院Junshuai Li和Yali Li等人于2022年發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.2c10417)上。原文：Improved Comprehensive Photovoltaic Performance and Mechanisms by Additive Engineering of Ti₃C₂T_x MXene into CsPbI₂Br。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號



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