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一、文章概述

軟鈣鈦礦晶格引起的晶格應變和晶格表面和晶界缺陷等晶體畸變，在很大程度上決定了電荷提取-轉移動力學和重組，導致鈣鈦礦太陽能電池（鈣鈦礦太陽能電池）的效率較低。在此，作者提出了一種策略，通過將無機二維Cl端Ti3C2(Ti3C2Clx)MXene加入CsPbBr3薄膜的體積和表面，來顯著降低表面晶格拉伸應變。由于Ti3C2Clx中的Cl原子與CsPbbr3晶格中欠協調的Pb2+之間的強相互作用，膨脹的鈣鈦礦晶格被壓縮并限制作為晶格“帶”，其中Pb-Cl鍵起“膠”的作用，2DTi3C2固定晶格。最后，在最好的全無機Cspbbr3PSC上，在高達1.702V的超高開路電壓下，冠軍效率達到11.08%，這是迄今為止這類鈣鈦礦太陽能電池的最高效率記錄。此外，未封裝的裝置在80%的相對濕度下，100天和85°C的性能幾乎沒有變化。

二、圖文導讀

圖1.a)使用Ti3AlC2MAX在氯化鎘熔融鹽中制備Ti3C2ClxMXene的示意圖。b)Ti3AlC2MAX和Ti3C2ClxMXene的XRD模式。c)Ti3c2ClxMXene的XPS光譜。d)體系結構和e)全無機PSC的橫截面掃描電鏡圖像。f)反向掃描下的控制和優化設備的J-V曲線，g)穩態功率輸出，h)鈣鈦礦太陽能電池的IPCE譜。i)原始鈣鈦礦太陽能電池和最優鈣鈦礦太陽能電池的統計PCE分布。

圖2。PbBr2薄膜和CsPbBr3鈣鈦礦薄膜的a、c、b、d、Ti3C2Clx添加劑。e)CsPbBr3鈣鈦礦薄膜中Pb4f的XRD模式和XPS光譜。g)Ti3C2ClxMXene對CsPbBr3薄膜的全缺陷鈍化示意圖。

圖3。CsPbBr3鈣鈦礦薄膜的拉曼映射圖像a)不含和b)含Ti3C2ClxMXene，c)不同鈣鈦礦薄膜對應的拉曼峰分布統計數據。ti3c2Clx改性鈣鈦礦薄膜d)和e)的CsPbBr3（100）平面GIXRD圖。f)從GIXRD模式中得到的d-間距值作為入射角的函數。g)原始CsPbBr3粒中殘留應變示意圖，h)用Ti3C2ClxMXene增強的CsPbBr3粒中釋放應變示意圖。

圖4。在a)原始薄膜和b)含鈣鈦礦的ti3c2Clx薄膜中的光生成載流子轉移的示意圖。c)不同鈣鈦礦太陽能電池的TSPV曲線。d)KPFM圖像和e)鈣鈦礦薄膜相應的CPD分布。f)含和不含Ti3C2ClxMXenn的僅空穴器件的暗J-V曲線。g)含和不含ti3c2Clx的鈣鈦礦薄膜的TRPL曲線。h)暗J-V曲線，i)不同鈣鈦礦太陽能電池的Mott-肖特基曲線。

圖5。在a)25°C、80%RH和b)85°C、40%RH條件下，含和不含Ti3C2Clx的無封裝器件在空氣中的長期穩定性。

三、全文總結

綜上所述，我們提出了一種新的缺陷鈍化和應變釋放策略，將以cl端的Ti3C2MXene加入鈣鈦礦薄膜的體積和表面，以實現穩定高效的全無機CsPbBr3鈣鈦礦太陽能電池。由于鈣鈦礦晶格中Pb2+離子與Ti3C2ClxMXCene中終止Cl原子的界面形成，鈣鈦礦膜界面和晶界處的缺陷和膨脹晶格明顯愈合，發揮表面晶格“帶”的作用，其中Pb-Cl鍵代表“膠”，Ti3C2固定晶格。結果表明，最佳的全無機CsPbBr3PSC的效率高達11.08%，超高Voc為1.702V，是CsPbBr3太陽能電池最高的PCE和電壓記錄。此外，未封裝的太陽能電池在高濕度(80%RH)和高溫(85°C)條件下，分別在100天和30天內具有良好的穩定性。我們的研究結果為制備高質量的無缺陷鈣鈦礦薄膜開辟了一條新的途徑，這不僅有利于制備高性能的鈣鈦礦太陽能電池，也有利于其他基于鈣鈦礦的光電器件。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1002/advs.202101418

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