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       界面電荷提取和傳輸?shù)木_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(fù)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(jié)果表明，由于MXene官能團中的部分電子自發(fā)轉(zhuǎn)移到CuS中，實現(xiàn)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(zhuǎn)移。同時，由于CsPbBr₃和CuS之間形成Pb-S鍵，建立了CsPbBr₃/CuS/MXene界面橋，實現(xiàn)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(tài)，從根本上減少了界面電荷復(fù)合。最后，使用CuS-MXene定制的無封裝CsPbBr₃ PSCs實現(xiàn)了最高10.51%的功率轉(zhuǎn)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. Ti₃C₂/ CoS₂合成過程的圖解。

 
圖2. (a) Ti₃C₂和(b) Ti₃C₂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(xì) XPS光譜。(e) Co 2p 精細(xì)XPS光譜。(f) S 2p 精細(xì) XPS光譜。

  
圖4. (a)計算CoS₂、Ti₃C₂O₂、Ti₃C₂O₂/CoS₂的態(tài)密度。Ti₃C₂O₂/CoS₂的電荷密度差，(b)俯視圖和(c)側(cè)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(yè)績。(f)評價績效和循環(huán)績效。(g)長周期績效。

 
圖6 (a)基于Ti₃C₂/CoS₂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CoS₂和Ti₃C₂/CoS₂電極的LIBs的CV曲線。(d) Tafel圖。(e)奈奎斯特圖和(f)相應(yīng)的低頻擬合線。(g−i)擴散系數(shù)。
 
      相關(guān)科研成果蘭州大學(xué)材料與能源學(xué)院光電轉(zhuǎn)換材料與技術(shù)國家與地方聯(lián)合工程實驗室 Shanglong Peng等人于2023年發(fā)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(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號