溶剂对二维DionJacobson钙钛矿太阳能电池成膜和器件性能的影响

准二维钙钛矿太阳能电池(2DPSCs)由于其独特的光电特性和优异的器件稳定性而备受关注。在二维钙钛矿中，二维迪翁-雅各布森(DJ)钙钛矿层间距离更近，不依赖于相邻间隔阳离子之间的范德华相互作用，可以在保持结构稳定性的同时减弱介电限制效应。因此，2DDJPSCs的研究兴趣正在增加。

然而，由于二维DJ钙钛矿的高形成能，在结晶过程中通常需要额外的辅助来实现面外(OOP)晶体取向和有序分布的相，这对于促进载流子转移和抑制非辐射复合。

近日，由中国科学院国家纳米科学中心(NCNST)周慧琼教授领导的研究小组开发了一种混合溶剂策略，研究溶剂对薄膜形成和器件性能的影响。2DDJPSC。该研究在线发表在NanoLetters上。

研究人员开发了一种混合溶剂策略，通过将醋酸甲胺(MAAc)引入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲亚砜(DMSO)的前体中，直接调节2DDJ钙钛矿的结晶过程。通过原位光致发光(PL)和原位紫外-可见吸收光谱，发现钙钛矿成膜过程中的成核过程被延迟，这可以抑制前驱体中过度的均匀成核，促进晶体连续生长。由于不同n值相的成核率不同，三元溶剂策略制备的薄膜实现了梯度相分布，有利于相间载流子转移。

受益于增强的OOP晶体取向和梯度相位分布，基于1,5-戊二铵(PeDA)的2DDJPSC中的陷阱状态大大变浅(从0.276-0.510eV到0.133-0.367eV)和非辐射复合能量损失被抑制(从0.151eV到0.126eV)。作为一个好处，实现了2DDJPSC中报告的最高开路电压(VOC=1.25V)。该器件还表现出出色的耐热性，在85°C下保持3000小时后仍可保持80%的初始效率。

通过对结晶过程的原位观察，人们可以深入了解溶剂效应调控结晶的机理。这种混合溶剂策略有助于钙钛矿太阳能电池的研究。