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大斯托克斯位移的Mn2+掺杂(PEA)2PbBr4钙钛矿用于高效发光太阳能聚光器OA

Mn2+Doped(PEA)2 PbBr4 Perovskite with Large Stokes Shift for High-efficiency Luminescent Solar Concentrators

中文摘要英文摘要

发光太阳能聚光器(LSC)因其在大面积建筑光伏一体化中的潜力而备受关注.而实现高效LSC需克服重吸收损失,同时保持高光致发光量子产率(PLQY)和宽光谱吸收.有机-无机二维杂化钙钛矿材料(如(PEA)2PbBr4,PEA+=C8H12N+)在低成本光电器件中展现出应用前景,其掺杂策略可实现光吸收与发射的独立调控,这对LSC至关重要.然而,固有的二维钙钛矿的小斯托克斯位移会导致严重的重吸收损耗,这限制了LSC的效率.本研究通过高温固相法成功制备了Mn2+掺杂的二维钙钛矿Mn∶(PEA)2PbBr4,考察了其光学特性并研究了将其应用于LSC的器件性能.研究表明,Mn2+掺杂诱导了高达310 nm的斯托克斯位移(吸收峰~300 nm,发射峰~610 nm).将该钙钛矿以不同质量分数(0.15%~0.75%)嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质中制备成薄膜.光电性能测试表明,0.60%的Mn∶(PEA)2PbBr4@PDMS薄膜表现最佳,在AM1.5G标准光照下,其外部光学效率(ηopt)达7.57%,最大功率转换效率(PCE)达1.246%.

Luminescent solar concentrators(LSCs)have attracted significant attention due to their potential in large-area building-integrated photovoltaics.To realize efficient LSC,it is necessary to overcome the reabsorption losses while maintaining a high photoluminescence quantum yield(PLQY)and broad-spectrum absorption.Organic-inorganic two-dimensional hybrid perovskite materials,such as(PEA)2PbBr4(PEA+=C8H12N+),have shown promis-ing prospects in low-cost optoelectronic devices.It is crucial for LSC to independently regulate the absorption and emission properties by using the doping strategies.However,the inherent small Stokes shift of intrinsic two-dimen-sional perovskites leads to severe reabsorption losses,which limit the efficiency of LSC.In this work,Mn2+doped two-dimensional Mn∶(PEA)2PbBr4 was successfully prepared via a high-temperature solid-state method.Its optical properties were investigated,and device performance for application in LSCs was evaluated.The results demonstrat-ed that Mn2+doping induces a large Stokes shift of up to 310 nm with the absorption peak at~300 nm and the emis-sion peak at~610 nm.The perovskite materials were embedded into a polydimethylsiloxane(PDMS)polymer matrix at varying mass fractions(0.15%-0.75%)to fabricate Mn∶(PEA)2PbBr4@PDMS thin films.Photovoltaic perfor-mance tests revealed that the 0.60%Mn∶(PEA)2PbBr4@PDMS film delivered the optimal performance,achieving an external optical efficiency(ηopt)of 7.57%and a maximum power conversion efficiency(PCE)of 1.246%under standard AM1.5G illumination.

龚梦梦;宋凯;任卫杰;师慧;张瑞;金鹏宇;谢自杰;和育栋;蒋昭毅;秦振兴;张宇飞

太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024太原科技大学 应用科学学院,山西 太原 030024

数理科学

Mn:(PEA)2PbBr4太阳能聚光器光伏太阳能二维钙钛矿

Mn:(PEA)2PbBr4luminescent solar concentratorsphotovoltaicssolar energytwo-dimensional perovskites

《发光学报》 2026 (3)

453-462,10

山西省自然科学基金面上项目(202403021221133)Supported by Fundamental Research Program of Shanxi Province(202403021221133)

10.37188/CJL.20250270

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