Rapid Interlayer Charge Separation and Extended Carrier Lifetimes due to Spontaneous Symmetry Breaking in Organic and Mixed Organic–Inorganic Dion–Jacobson Perovskites

钙钛矿(结构) 化学 载流子 化学物理 密度泛函理论 兴奋剂 带隙 从头算 电荷(物理) 对称性破坏 激发态 卤化物 从头算量子化学方法 光电子学 计算化学 材料科学 分子 原子物理学 无机化学 结晶学 物理 有机化学 量子力学
作者
Ran Shi,Run Long,Wei‐Hai Fang,Oleg V. Prezhdo
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (9): 5297-5309 被引量:50
标识
DOI:10.1021/jacs.2c12903
摘要

Promising alternatives to three-dimensional perovskites, two-dimensional (2D) layered metal halide perovskites have proven their potential in optoelectronic applications due to improved photo- and chemical stability. Nevertheless, photovoltaic devices based on 2D perovskites suffer from poor efficiency owing to unfavorable charge carrier dynamics and energy losses. Focusing on the 2D Dion-Jacobson perovskite phase that is rapidly rising in popularity, we demonstrate that doping of complementary cations into the 3-(aminomethyl)piperidinium perovskite accelerates spontaneous charge separation and slows down charge recombination, both factors improving the photovoltaic performance. Employing ab initio nonadiabatic (NA) molecular dynamics combined with time-dependent density functional theory, we demonstrate that cesium doping broadens the bandgap by 0.4 eV and breaks structural symmetry. Assisted by thermal fluctuations, the symmetry breaking helps to localize electrons and holes in different layers and activates additional vibrational modes. As a result, the charge separation is accelerated. Simultaneously, the charge carrier lifetime grows due to shortened coherence time between the ground and excited states. The established relationships between perovskite composition and charge carrier dynamics provide guidelines toward future material discovery and design of perovskite solar cells.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
gigi发布了新的文献求助15
1秒前
1秒前
1秒前
读个博吧完成签到,获得积分10
1秒前
董y完成签到,获得积分0
2秒前
wu完成签到,获得积分10
2秒前
ff发布了新的文献求助10
2秒前
馋馋完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
眼睛大的冰岚完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI5应助单薄小蜜蜂采纳,获得30
3秒前
淑儿哥哥发布了新的文献求助30
3秒前
兔兔要睡觉完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
Alisan发布了新的文献求助10
5秒前
卷柏完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
顺利毕业发布了新的文献求助50
5秒前
共享精神应助想毕业采纳,获得20
5秒前
6秒前
7秒前
hugoidea完成签到,获得积分10
7秒前
小王完成签到,获得积分10
7秒前
ldy发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
蓝从完成签到,获得积分10
8秒前
JXY发布了新的文献求助10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
杰卿完成签到,获得积分10
9秒前
yz123发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
爆米花应助狗宅采纳,获得10
11秒前
兔兔不睡觉完成签到 ,获得积分10
11秒前
今后应助Cc采纳,获得10
11秒前
12秒前
wu发布了新的文献求助10
12秒前
hhh发布了新的文献求助10
12秒前
101发布了新的文献求助10
12秒前
高分求助中
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
The Pedagogical Leadership in the Early Years (PLEY) Quality Rating Scale 410
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
Stackable Smart Footwear Rack Using Infrared Sensor 300
Modern Britain, 1750 to the Present (第2版) 300
Writing to the Rhythm of Labor Cultural Politics of the Chinese Revolution, 1942–1976 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4603996
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4012488
关于积分的说明 12423933
捐赠科研通 3693069
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2036050
邀请新用户注册赠送积分活动 1069178
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 953646