近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部薄膜太陽能電池研究組研究員劉生忠團隊與陜西師范大學(xué)教授趙奎合作，在二維Dion-Jacobson（DJ）鈣鈦礦成膜控制研究中取得新進展，制備出高效率芳香族二維DJ鈣鈦礦太陽電池。

近年來，二維有機-無機雜化鈣鈦礦半導(dǎo)體材料憑借其高的環(huán)境穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)多樣性，得到了廣泛關(guān)注。工作中，合作團隊利用原位表征手段，實時追蹤二維DJ鈣鈦礦前驅(qū)體溶液反應(yīng)形成固態(tài)薄膜的結(jié)晶過程，以及其對量子阱生長，電荷傳輸、太陽電池性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在溶液處理過程中，快速提取溶劑可以加快鈣鈦礦相的成核和生長，避免從中間相到鈣鈦礦相的間接轉(zhuǎn)變。因此，通過提升薄膜質(zhì)量、優(yōu)化量子阱的厚度分布，有利于提高二維鈣鈦礦太陽電池的電荷傳輸效率、載流子壽命和遷移率，最終改善電池的短路電流和開路電壓，制備出效率為15.81%的器件，這是目前文獻(xiàn)可查的芳香族二維DJ鈣鈦礦太陽電池的最高效率。該研究對指導(dǎo)DJ鈣鈦礦實現(xiàn)更優(yōu)化的光電性能和器件性能具有重要意義。

高效率芳香族二維DJ鈣鈦礦太陽電池

相關(guān)研究成果以Film Formation Control for High Performance Dion–Jacobson 2D Perovskite Solar Cells為題，發(fā)表在Advanced Energy Materials上。大連化物所博士研究生張旭為論文第一作者。研究工作得到大連化物所創(chuàng)新基金、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中央高校基金、教育部“111引智計劃”等的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202002733