Advanced Functional Materials:在WS2纳米片上范德华外延生长混合钙钛矿薄膜并用于平面钙钛矿太阳能电池

有机无机混合钙钛矿材料因其优异的光电性能,在光电领域得到了广泛的研究。钙钛矿太阳能电池(PSC)已经取得了接近硅基太阳能电池的效率,是最有潜力实现市场应用的太阳能技术之一。钙钛矿晶粒的取向可以极大影响钙钛矿材料的光电性能,比如载流子寿命及迁移率等,进而影响钙钛矿太阳能电池的性能。然而,传统的溶液方法较难控制钙钛矿薄膜的晶粒取向。

香港理工大学严锋教授课题组通过引入二维WS2纳米片作为模板,首次实现了混合钙钛矿薄膜范德华外延生长。由于两者之间良好的晶格匹配,所制备的钙钛矿薄膜具有(001)择优取向,并具有显著降低的缺陷态密度。进一步研究发现,界面处S原子与钙钛矿有相互作用,这种相互作用可以促进钙钛矿薄膜生长并加快电荷传输,从而降低界面复合。因而,利用二维WS2纳米片修饰衬底可明显提高钙钛矿电池的光电转换效率和稳定性,由于该方法简单方便,将适用于器件的大面积制备。另外,在二维材料上范德华外延生长钙钛矿薄膜还可以应用于光电探测等领域。相关工作发表在Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.202002358)。第一作者是香港理工大学博士生曹久朋,通讯作者是严锋教授。