采用宽带隙（WBG）钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为串联电池的顶层电池，突破了单结光伏器件的理论极限。
然而，随着溴含量的增加，WBG PSCs表现出严重的开路电压 (Voc) 损失。在此，作者指出，卤素相分布不均匀是阻碍载流子有效提取的原因。因此，研究人员建议形成均匀的卤素相分布来解决这个问题。
基于此，2024年10月16日，河北大学何庭伟教授与杨少鹏教授在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Efficient wide-bandgap perovskite photovoltaics with homogeneous halogen-phase distribution》的研究论文。
借助密度泛函理论，研究人员构建了(2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸分子的双层结构（D-2P），为钙钛矿结晶提供成核位点。
均质钙钛矿相是通过卤素组分自下而上的模板化结晶来实现的。高效的载流子提取减少了Shockley-Read-Hall复合，从而产生1.32V的高Voc。
因此，经过D-2P处理的器件（1.75 eV）实现了创纪录的20.80%功率转换效率（认证为 20.70%），这是WBG（超过 1.74eV）PSCs报告的最高值。
图1：混合卤素WBG钙钛矿体系中的D-2P结构
图2：均匀卤相钙钛矿薄膜
图3：钙钛矿薄膜的残余应变与太阳能电池的稳定性
Wang, R., Liu, X., Yan, S. et al. Efficient wide-bandgap perovskite photovoltaics with homogeneous halogen-phase distribution. Nat Commun 15, 8899 (2024).
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