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  二維結(jié)構(gòu)有機-無機雜化鈣鈦礦材料，具有優(yōu)于三維鈣鈦礦材料的耐潮濕穩(wěn)定性，但基于二維鈣鈦礦材料的太陽電池效率都低于三維鈣鈦礦電池。制備高性能二維鈣鈦礦太陽電池一方面要制備高質(zhì)量的二維鈣鈦礦晶體薄膜，薄膜由垂直基底取向的大尺寸晶粒構(gòu)成，以實現(xiàn)光生載流子傳輸能力的提升；另一方面要提高能級匹配度，減少界面間的電荷復(fù)合，從而提高開路電壓。

  近日，浙江大學(xué)陳紅征教授團隊通過結(jié)合溶劑和界面工程方法，實現(xiàn)了二維鈣鈦礦太陽電池的短路電流和開路電壓的同時提高。一方面，他們以甲酰胺/N，N-二甲基甲酰胺混合溶劑配制前驅(qū)體溶液，利用甲酰胺高的沸點和極性，促進了高質(zhì)量二維鈣鈦礦(BA,GA)₂MA₄Pb₅I₁₆薄膜的形成。從SEM、XRD和GIWAXS結(jié)果可知，甲酰胺的添加可以改善薄膜中晶粒的生長取向，保證了光生載流子沿內(nèi)建場方向的快速傳輸；晶粒尺寸也進一步增大，有利于減少晶界，抑制載流子的復(fù)合，使短路電流從13.23 mA cm^-2大幅度提高到17.02 mA cm^-2，效率從10.56% 提高到13.53%。

  他們進一步用PCP-Na取代PEDOT:PSS做為空穴傳輸層來優(yōu)化能級排列，以減少界面能量損失。PCP-Na具有比PEDOT:PSS更深的HOMO能級，與二維鈣鈦礦(BA,GA)₂MA₄Pb₅I₁₆的能級更加匹配，Na⁺也有助于空穴陷阱的填充。最終器件開路電壓明顯提高，從1.03V 提高到1.17V，效率從13.53%提高到15.86%。未封裝器件在濕度25±5%的空氣環(huán)境中儲存1200小時，效率下降幅度約為7%，顯示出很好的穩(wěn)定性。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A (2019, DOI: 10.1039/C9TA04658E)上。論文的第一作者為浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系碩士研究生連小梅，第一通訊作者為陳紅征教授，共同通訊作者為吳剛副教授。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta04658e#!divAbstract