PSCの粒界（GB）は、デバイスの光起電力性能に悪影響を与えることがわかっています。 多くの論文が、ペロブスカイトGBの欠陥は、キャリア再結合を軽減し、その結果デバイスの性能を向上させるために、第3級アンモニウムハライド、フラーレン誘導体、CH3NHXNUMXIなどの適切な材料によって不動態化する必要があると報告しています。

出版された新しい論文 光：科学と応用、 香港理工大学応用物理学部のFengYan教授が率いる科学者のチーム、Hung Hom、九龍、香港、および同僚は、欠陥の不動態化なしにペロブスカイトGBの欠点を克服するための新しい方法を開発しましたそれら。 黒リン（BP）、MoS2、酸化グラフェン（GO）を含むいくつかの2次元材料は、溶液プロセスによってペロブスカイトGBのエッジで特別に修飾されています。 2D材料は、高いキャリア移動度、極薄の厚さ、ダングリングボンドのない滑らかな表面を備えています。 デバイスのPCEは、2Dフレークによって大幅に強化されます。15Dフレークでは、BPフレークが約2％という最高の相対的強化を引き起こす可能性があります。 さらに興味深いことに、彼らは、特定の条件下で、2D材料で変更されたGBがデバイスのパフォーマンスに有利であることを発見しました。 したがって、2DフレークとペロブスカイトGBの間の相乗効果が初めて観察されます。 PSCで2D材料を使用するナノテクノロジーがいくつかの論文で報告されていますが、2DフレークとペロブスカイトGBの相乗効果はこれまで報告されていません。 上記の効果の根底にあるメカニズムをよりよく理解するために、商用ソフトウェアを使用してデバイスシミュレーションを実施しました。 GBからPSCの2Dフレークへの正孔伝導プロセスが明確に示され、GBと2Dフレークがすべてデバイスの正孔チャネルとして機能することが示されています。 シミュレーション結果は、BPの最も高い正孔移動度のために、BPによって誘発された性能向上が他の2D材料よりも高いことを確認しています。 さらに、GBから離れたペロブスカイト粒子上の2Dフレークの変更は、デバイスのパフォーマンスにほとんど影響を与えません。これは、XNUMXDフレークとペロブスカイトGBの相乗効果が、デバイスのパフォーマンス向上に不可欠であることを示しています。

ペロブスカイト膜上の2Dフレークの被覆率はわずか数パーセントですが、ほとんどのフレークはペロブスカイトGBにあります。 2D材料、特にBPのキャリア移動度が高いため、GBからの正孔移動がPSCで劇的に強化され、デバイスの効率と安定性が大幅に向上します。 これらの結果は、GBに蓄積されたホールを効率的に実行できれば、PSCのGBがデバイスのパフォーマンスに悪影響を及ぼさないことも示しています。 特定の条件下では、GBは、PSCの周囲に電界が組み込まれているため、PSCの光起電力性能に有利な場合もあります。これにより、デバイス内での光キャリアの分離と転送が容易になります。 したがって、ペロブスカイトGBは電気的に無害であり、これは以前に報告されたいくつかの理論計算と一致しています。 さらに重要なことに、彼らはPSCのGBに対する2Dフレークの相乗効果を初めて観察しました。 キャリアの移動度とペロブスカイト表面の2Dフレークの位置の両方が、パフォーマンスの向上に不可欠です。 この作業は、PSCの安定性だけでなく光起電力性能を改善するために新しい高移動度2D材料でペロブスカイト層を変更するためのガイドラインを提供します。

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