Page 21 - 《精细化工》2022年第9期

第 39 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.39, No.9
2022 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2022

综论
石墨炔及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用

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冯亚青 1,2 ，崔 宏 ，严桂俊 ，张 宝 1,2*
（1. 天津大学 化工学院，天津 300350；2. 化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心，广东 揭阳 522000）

摘要：钙钛矿太阳能电池（PSCs）因具有效率高、可溶液加工和成本低等优点受到了人们的广泛关注。然而，
在 PSCs 的各个功能层及界面之间存在缺陷非辐射复合、界面接触不良和薄膜质量较差等问题，阻碍了 PSCs 光
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电转换效率和稳定性的提高。相较于石墨烯，同时含有 sp 与 sp 杂化碳原子的石墨炔具有独特的三角形孔、天
然的带隙、超高的载流子迁移率以及优异的光电和机械性能，成为光电能源领域重要的候选材料。该文综述了
石墨炔及其衍生物在 PSCs 的电子传输层、空穴传输层以及光吸收层中的应用，重点探讨了石墨炔及其衍生物在
钝化缺陷、改善薄膜形貌和界面接触、提高载流子传输等方面的作用。最后，对石墨炔及其衍生物在 PSCs 领域
中的发展提出了展望。
关键词：石墨炔；钙钛矿太阳能电池；稳定性；电子与空穴传输
中图分类号：TM914.4；TB34 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 09-1739-08

Application of graphdiyne and its derivatives in perovskite solar cells

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FENG Yaqing , CUI Hong ,YAN Guijun , ZHANG Bao 1,2*
（1. School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300350, China; 2. Guangdong Laboratory of
Chemistry and Fine Chemical Industry Jieyang Center, Jieyang 522000, Guangdong, China）
Abstract: Perovskite solar cells (PSCs) have attracted extensive attention due to their high efficiency,
excellent solution processability and low manufacturing cost. However, problems like non-radiation
recombination, poor interface contact and inferior film quality existing in various functional layers and
interfaces of PSCs hinder the improvement of their photoelectric conversion efficiency and stability.
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Compared with graphene, graphdiyne possessing both sp - and sp -hybridized carbons is featured with
unique triangular pores, natural band gap, ultra-high carrier mobility and excellent photoelectric and
mechanical properties, which makes it an important candidate as photoelectric materials for use in the
photovoltaic devices. In this review, the application of graphdiyne and its derivatives in the layers of
electron transport, hole transport and light absorption in PSCs were discussed, especially their influence in
defect passivation, film morphology and interface contact improvement, and carrier transport enhancement.
Finally, the future outlook on graphdiyne and its derivatives in the field of PSCs was presented.
Key words: graphdiyne; perovskite solar cells; stability; electrons and holes transfer

钙钛矿太阳能电池（PSCs）因载流子迁移率高、 而，PSCs 长期暴露在高温、高湿、紫外光照和含氧
吸光系数高、光电转换效率高和成本低等优点而获 等环境下，钙钛矿会被降解，导致电池性能严重衰减
[6]
得了广泛关注 [1-5] 。2009 年，KOJIMA 等 首次制备 [11-12] 。同时钙钛矿层和传输层中存在大量缺陷，导致
了有机金属卤化物钙钛矿（CH 3 NH 3 PbI 3 ）太阳能电 非辐射复合，降低了载流子迁移率和电池效率 [13-15] 。
池，光电转化效率（PCE）为 3.8%。在随后的十年 为了加快 PSCs 的商业化进程，如何进一步提升
里，PSCs 受到了广泛的研究 [7-9] 。目前，PCE 已经 PSCs 的效率和稳定性成为亟待解决的问题。
飞速增长到 25.5% [10] ，达到可以商业化的水平。然 石墨炔是由 1,3-二炔键将苯环共轭连接形成的

收稿日期：2021-11-22; 定用日期：2022-04-27; DOI: 10.13550/j.jxhg.20211212
基金项目：国家重点研发计划（2020YFB0408002）
作者简介： 冯亚青（1957—），女，教授，E-mail：yqfeng@tju.edu.cn。联系人：张 宝（1976—），男，副教授，E-mail：baozhang@tju.edu.cn。