2D材料

2D材料卓越的电子、光学和结构特性能够增强电荷传输、能级对准、缺陷钝化和化学稳定性，是提高太阳能电池效率的关键因素。

基于2D材料的太阳能电池结构示意图。

尽管2D材料在光伏器件应用中取得了飞速的发展，但仍存在一些挑战，包括一些2D材料的光吸收有限、对缺陷的敏感性以及大规模制造的困难。

电子科大王志明&瑞典吕勒奥理工大学AlbertoVomiero&韩国成均馆大学KamranAkbar&旁遮普大学GhulamDastgeer等探讨了采用2D材料的光伏技术的最新进展，核心聚焦三大应用方向：其一，2D材料作为空穴和电子传输层的应用，以优化带隙排列、增强载流子迁移率和提高化学稳定性；

(a)用2D材料修饰的MAPbl3PSC中的能带排列。

OSC中2D材料修饰界面或添加到活性层。

图7聚焦2D材料在提升钙钛矿太阳能电池(PSCs)功率转换效率(PCE)的作用，以MAPbI₃基PSCs为研究对象展示了2D材料修饰后的器件能级结构。

通过器件光伏性能对比，改性后器件的电流密度(Jₛc)、开路电压(Vₒc)、填充因子(FF)均提升，证实2D材料通过协同优化具有电荷传输、降低复合损失，显著提升器件效率的作用。

图5h通过开路电压(VOC)-光强依赖关系量化2D材料对载流子复合的抑制效果：斜率越小，陷阱辅助复合越弱。

在PSC中2D材料作电子传输层(ETL)/空穴传输层(HTL)调控钙钛矿结晶、抑制离子迁移；

该结构对空气敏感的有机HTL有保护作用，2D材料可在此架构中充当缓冲层，抑制离子迁移。

2D材料通过调控能级匹配，减少钙钛矿与传输层间电荷传输的能量壁垒，促进空穴高效传输并抑制电子反向复合，为效率提升提供热力学支撑。

图1下方通过能级图展示2D材料的能级匹配关系，如OSC中BP与给体-受体形成级联结构促进电荷流动。

图4b是体异质结结构，将2D材料与给体-受体材料混合，增大界面面积以促进激子解离，但需优化形貌平衡界面面积与电荷传输之间的问题；

通过器件光伏性能对比，改性后器件的电流密度(Jₛc)、开路电压(Vₒc)、填充因子(FF)均提升，证实2D材料通过协同优化具有电荷传输、降低复合损失，显著提升器件效率的作用。

本文详细探讨了2D材料在钙钛矿、有机和染料敏化太阳能电池三大类太阳能电池中作为电子传输层和空穴传输层的作用。

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图6围绕2D材料在钙钛矿太阳能电池(PSCs)中优化电荷传输、提升器件效率与稳定性展开，通过结构示意图、稳定性测试曲线及柔性器件性能验证，介绍了2D材料对PSCs电荷传输、长期稳定性及机械柔韧性的改进作用。

对于DSSC，2D材料作为具有成本效益的对电极，表现出有希望的电催化性能，有助于提高稳定性和器件性能。

图11围绕2D材料基对电极(CE)提升DSSCs的电催化活性展开，以锌(Zn)掺杂二硒化钨(WSe₂)、MoP/MoNiP₂@Ti₃C₂复合体系为例，介绍了2D材料及复合材料对I₃⁻还原反应的催化优化作用。

2D材料在改善太阳能电池PCE中的作用。

图5f-g以WSe₂(另一种TMDCs)为例，说明2D材料在锡基钙钛矿(FASnI₃)中的作用：无WSe₂时，FASnI₃在NiOₓ基底上晶粒细小且取向杂乱；

图7聚焦2D材料在提升钙钛矿太阳能电池(PSCs)功率转换效率(PCE)的作用，以MAPbI₃基PSCs为研究对象展示了2D材料修饰后的器件能级结构。

其二，在钙钛矿太阳能电池中的应用，重点分析通过2D材料实现结晶增强、缺陷钝化及效率提升的关键策略；