国际研究小组开发二维过渡金属碳化物 可将过氧化物太阳能电池效率提高约2%

俄罗斯国立科技大学(MISiS)和意大利TorVergata大学的科学家们通过使用具有高导电性的二维碳化钛，将一种倒置的过氧化物太阳能电池的效率提高了约2%。

该单元应包括基于二维（2D）钙钛矿的单元的优势，该单元通常比“常规”三位（3D）结构提供更多的疏水性和热稳定性。但是，它还应包括3D钙钛矿电池的优点，它可以提供强光吸收，良好的电荷载流子传输和更高的功率转换效率。

研究人员使用了MXenes，这是一个新的二维过渡金属碳化物家族。这些化合物的名称来自于它们类似石墨烯的形态，是通过选择性地蚀刻被称为MAX的块状晶体的某些原子层而制成的。

研究人员说：“将少量的碳化钛基MXenes添加到吸光的过氧化物层中，可以改善电子传输过程，优化太阳能电池的性能。”

科学家们将该技术应用于一种基于镍(II)氧化物(NiO)空穴传输层的倒置配置(p-i-n)的过氧化物电池。该参考电池最初的功率转换效率约为17%。

添加MXenes作为掺杂剂，使科学家们能够调整过氧化物层和电荷传输层之间界面的能级排列。同时，这有助于钝化电池结构内的陷阱状态，从而改善电极上的电荷提取和收集。

研究员AnastasiaYakusheva说：“我们证明了MXenes掺杂在基于氧化镍的太阳能电池结构中对光活性层(过氧化物)和电子传输层(富勒烯)的有用作用。一方面，MXenes的加入有助于使过氧化物/富勒烯界面的能级对齐，另一方面，它有助于控制薄膜器件中的缺陷浓度，并改善光电流的收集。”

俄罗斯意大利小组表示，掺杂了该化合物的电池效率提高了19.2%。他们在“Transitionmetalcarbides(MXenes)forefficientNiO-basedinvertedperovskitesolarcells”中描述了该掺杂技术，该论文最近发表在《NanoEnergy》上。