Solar RRL:二维杂化钙钛矿的合成、性能和应用

有机-无机杂化卤化物钙钛矿具有优异的光电性能和低温溶液加工性,可进行大规模制造,被认为是下一代太阳能电池中最有前途的吸光层材料,在过去的十年内受到了极大的关注,能量转换效率(PCE)从最初的3.8%迅速提高至25.2%。然而,杂化钙钛矿材料存在湿稳定性差的关键问题,抑制了其进入大规模的工业应用。二维杂化钙钛矿(2DHPs) 材料,被视作下一代杂化钙钛矿材料,为克服这一不稳定性问题提供了一种很有前途的解决方案。

加利福尼亚大学圣迭戈分校的Wong及合作者,综述了目前2DHPs领域研究的几个主要主题,包括材料合成、表征、光电和多铁性能、缺陷状态、稳定性以及相关器件和应用,同时还包括第一原理计算和理论研究。相关结果发表在Solar-RRL上(DOI:10.1002/solr.202000395)。

与三维杂化钙钛矿(3DHPs)相比,2DHPs表现出一些有利的材料特性,包括高稳定性、水存在下的鲁棒性、合理的性能,以及廉价的溶液加工性等。此外,由于尺寸的减小,2DHPs具有比3DHPs更高的结构可调性,例如大体积有机阳离子的选择和层尺寸的控制,使得其物理和光电特性具有更大、更灵活的调整空间。在这篇综述文章中,作者从结构特点、合成方法、材料特性和应用情况几个方面,概述了目前2DHPs的研究进展。着重强调了2DHPs的基本性质,包括光电性质、缺陷特性以及材料稳定性,同时从第一性原理DFT计算中进行了相关的计算和理论研究,讨论了该类材料的挑战和未来的研究方向。