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鹵元素的偏析現象嚴重的限制混合鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的工作穩定性。研究發現鹵素氧化是導致鹵元素偏析的主要驅動力。

有鑒于此，香港城市大學Alex K.-Y. Jen等為了緩解鹵素的偏析，使用蒽醌(anthraquinone)作為多功能氧化還原介導分子，能夠選擇性的還原碘并且將金屬Pb⁰氧化，通過調控陽離子避免形成缺陷。

本文要點：

（1）

我們通過元素分析結果發現修飾蒽醌分子能夠促進電子的穿梭傳輸和阻礙鹵元素偏析，從而顯著降低鈣鈦礦內的Pb⁰和I⁰。當使用NH4⁺和PEA⁺陽離子替換H⁺，能夠阻礙缺陷的生成。

（2）

修飾氧化還原蒽醌介導分子后，1.81 eV寬能帶鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率達到19.58 %，開路電壓達到1.35 V。鈣鈦礦太陽能電池在最大功率下工作500 h后的性能保留95 %。將鈣鈦礦太陽能電池與有機太陽能電池組裝為鈣鈦礦-有機疊層太陽能電池，實現了25.22 %的效率（認證效率達到24.27 %），而且顯著改善太陽能電池的穩定性（T₉₀>500 h）。

參考文獻

Wu, S., Yan, Y., Yin, J. et al. Redox mediator-stabilized wide-bandgap perovskites for monolithic perovskite-organic tandem solar cells. Nat Energy (2024)

DOI: 10.1038/s41560-024-01451-8

https://www.nature.com/articles/s41560-024-01451-8