界面電荷提取和傳輸的精確管理對提高鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的光伏性能起著決定性的作用。在此，一種通過分子自組裝原位合成的CuS-MXene復合物被有效地用作全無機CsPbBr3 PSCs的空穴萃取劑。理論和實驗結果表明，由于MXene官能團中的部分電子自發轉移到CuS中，實現了MXene的p型摻雜和電荷的降低，從而提高了界面能級匹配和助推空穴的提取和轉移。同時，由于CsPbBr
3和CuS之間形成Pb-S鍵，建立了CsPbBr
3/CuS/MXene界面橋，實現了快速空穴傳輸和良好的界面接觸。Pb-S鍵和MXene的電子給體基團進一步鈍化了鈣鈦礦表面的阱態，從根本上減少了界面電荷復合。最后，使用CuS-MXene定制的無封裝CsPbBr
3 PSCs實現了最高10.51%的功率轉換效率和長期的濕度或溫度耐受性，在空氣中30天的效率保持率達到90%或以上。
圖1. Ti
3C
2/ CoS
2合成過程的圖解。
圖2. (a) Ti
3C
2和(b) Ti
3C
2納米片的SEM圖像。(c) TEM，(d, e) HRTEM，(f) SAED和(g−k) EDS映射圖。
圖3. (a)拉曼光譜。(b) FT-IR光譜。(c) XPS光譜。(d) Ti2p 精細 XPS光譜。(e) Co 2p 精細XPS光譜。(f) S 2p 精細 XPS光譜。
圖4. (a)計算CoS
2、Ti
3C
2O
2、Ti
3C
2O
2/CoS
2的態密度。Ti
3C
2O
2/CoS
2的電荷密度差，(b)俯視圖和(c)側視圖。
圖5. (a)自行車表演。(b, c)恒流充放電曲線。(d)費率績效。(e)長周期業績。(f)評價績效和循環績效。(g)長周期績效。
圖6 (a)基于Ti
3C
2/CoS
2電極的lib的CV曲線。(b) CV峰值電流與掃描速率平方根的曲線。(c)基于CoS
2和Ti
3C
2/CoS
2電極的LIBs的CV曲線。(d) Tafel圖。(e)奈奎斯特圖和(f)相應的低頻擬合線。(g−i)擴散系數。
相關科研成果蘭州大學材料與能源學院光電轉換材料與技術國家與地方聯合工程實驗室 Shanglong Peng等人于2023年發表在ACS Applied Materials & Interfaces（https://doi.org/10.1021/acsami.3c09605）上。原文：Highly Reversible Lithium-Ion Battery with Excellent Rate Performance and Cycle Stability Based on a Ti3C2/CoS2 Composite Anode。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c09605
轉自《石墨烯研究》公眾號
