南开大学实现二维RP钙钛矿太阳电池效率创20.82%的新纪录

文章导读

当光伏效率长期被绝缘层拖累，南开大学如何用一招“供体-受体魔法”打破20%魔咒？研究团队创新设计CNBThMA半导体间隔物，其独特D-A结构消除介电失配、优化电荷传输，让二维RP钙钛矿太阳电池效率飙升至20.82%——创全球最高纪录！本文揭秘《德国应用化学》重磅成果：如何通过分子堆叠革命提升薄膜质量，一举解决高激子结合能难题。想掌握清洁能源突破的关键路径？这篇硬核解析，将为你打开高效光伏的新大门。

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南开大学实现二维RP钙钛矿太阳电池效率创20.82%的新纪录

3月22日，南开大学研究团队通过供体—受体结构设计有机半导体间隔物，使得二维(2D) 拉德尔斯登—波普尔（Ruddlesden-Popper, RP）钙钛矿太阳能电池效率超过了20%。该成果发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）期刊上。

2D RP钙钛矿是很有前途的光伏材料，然而绝缘间隔物引起的较大介电失配和高激子结合能阻碍了其光伏效率的提高。对此，研究团队为2D RP钙钛矿太阳电池开发了MeBThMA和CNBThMA两种半导体间隔物。与MeBThMA相比，具有供体–受体（D-A）结构的CNBThMA间隔物表现出更大的偶极矩，并在单晶中采用面对面的分子堆叠排列。独特的D-A结构有效消除了有机层和无机层之间的介电失配，有助于能级的形成，调节各向异性的电荷传输特性，并提高层状RP钙钛矿的薄膜质量。基于CNBThMA（标称n=5）的器件实现的电池效率为20.82%，这是使用半导体间隔物的2D RP钙钛矿太阳电池达到的最高效率。该成果开创了一种利用D-A设计有机半导体间隔层以实现高效2D钙钛矿太阳电池的新方法。