近期，中國科學院合肥物質科學研究院應用技術研究所新能源中心潘旭課題組在研究制備高效穩定的2D/3D鈣鈦礦太陽電池方面取得新進展，相關研究成果以《引入含鹵素官能團的疏水銨鹽提高二維/三維鈣鈦礦太陽電池器件的效率和穩定性》（Introduction of hydrophobic ammonium salts with halogen functional groups for high-efficiency and stable 2D/3D perovskite solar cells）為題發表于《先進功能材料》（Advanced Functional Materials，10.1002/adfm.201807565）。
過去幾年里，有機-無機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽電池的研究取得飛速發展，認證光電轉換效率已達到23.7%。2D鈣鈦礦材料由于其相對于3D鈣鈦礦具有更高的穩定性而引起了廣泛關注，掀起了研究熱潮。然而，銨鹽的本質疏水性能對電池的長期濕度穩定性有很大影響，引入長鏈烷基銨鹽可以增加其疏水性能，但因為影響了層間的電荷傳輸而限制了電池效率的提升。因此，通過引入合適尺寸的疏水性銨鹽，設計新型高效穩定的2D/3D鈣鈦礦太陽電池成為挑戰。
針對以上問題，課題組劉國震等通過引入含有鹵素官能團的短鏈銨鹽，有效增加銨鹽的疏水特性，在提高電池效率的同時，進一步提升了器件的穩定性，最終獲得高效穩定的2D/3D鈣鈦礦太陽電池。在銫/甲咪混合陽離子3D鈣鈦礦材料中，分別引入2-氯乙胺鹽酸鹽（CEA）和2-溴乙胺氫溴酸鹽（BEA）形成2D/3D鈣鈦礦結構，研究對鈣鈦礦薄膜的光電性能和穩定性的影響，最終獲得了高結晶性、平整致密形貌的高質量鈣鈦礦薄膜。當引入5%的2-氯乙胺鹽酸鹽，電池獲得了20.08%的最高光電轉化效率，相比于3D鈣鈦礦器件的18.97%效率有了明顯的提升。含有鹵素官能團銨鹽的引入，大大增加了電池的濕度穩定性，器件在50±5%的相對濕度下老化2400小時，2D/3D鈣鈦礦器件仍保持了92%的初始效率，而3D鈣鈦礦器件僅保持了60%的初始效率。此外，2D/3D鈣鈦礦器件還展現了優異的熱穩定性和紫外光照穩定性。
3D和2D/3D鈣鈦礦材料及相應器件的濕度穩定性
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