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在全無機鈣鈦礦中，CsPbI2Br具有優異的熱穩定性、合適的帶隙，在單結鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）和鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池（TSCs）方面顯示出很好的應用前景。目前，在高效率鈦礦太陽能電池中使用最多的空穴傳輸層材料是spiro-OMeTAD。然而，在CsPbI2BrPSCs中，由於CsPbI2Br的價帶與spiro-OMeTAD的HOMO能級之間的較大的能量差導致了較大的開路電壓損失。此外，spiro-OMeTAD中的具有揮發性和吸濕性摻雜劑會降低器件的穩定性。因此，使用無摻雜空穴傳輸材料對於進一步提升CsPbI2BrPSCs的效率和穩定性具有重要意義。

在本論文中，鄭州大學郭強副教授和國家納米科學中心周二軍研究員，使用合成簡單，低成本的聚合物PTQ10作為CsPbI2BrPSCs的空穴傳輸層材料。由於PTQ10與CsPbI2Br的能級更加匹配減少了開路電壓損失，單結CsPbI2BrPSCs獲得了1.4V的高開路電池。而且，PTQ10分子中的鹵素原子能夠鈍化鈣鈦礦表面，從而可以有效降低載流子的界面複合。最終，使用PTQ10作為空穴傳輸層的單結CsPbI2BrPSCs獲得了17.8%的光電轉換效率，是迄今文獻報道的單結CsPbI2BrPSCs效率的最高值；同時基於PTQ10/MoO3/Ag/PFN-Br中間層製備的CsPbI2Br/PM6:Y6疊層太陽能電池也獲得了21.4%的光電轉換效率。


圖1：PTQ10的分子結構圖；CsPbI2BrPSCs和TSCs的器件結構圖以及對應的J-V曲線

相關研究發表在NanoToday上（Nano Today. 2022, 46, 101586），該工作的第一作者為鄭州大學-國家納米科學中心聯合培養碩士生丁遠家，鄭州大學郭強副教授和國家納米科學中心周二軍研究員為共同通訊作者。該工作得到了鄭州大學青年拔尖人才項目、河南省自然科學基金項目、中國科學院戰略重點研究項目以及國家自然科學基金的資助。

原文鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013222002146

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