新材料界面科學與工程教育部重點實驗室有機光電課題組在《AEM》發表最新研究成果

日前，我校新材料界面科學與工程教育部重點實驗室有機光電課題組郭鹍鵬教授團隊和華僑大學魏展畫教授團隊合作，在提升鈣鈦礦太陽能電池界面和光照穩定性研究領域取得重要研究進展，研究以“Halogenated Hole-transport Molecules with Enhanced Isotropic Coordination Capability Enable Improved Interface and Light Stability of Perovskite Solar Cells”為題發表在國際頂級學術期刊《Advanced EnergyMaterials》（一區TOP期刊，影響因子29.698）。該論文的第一署名單位為太原理工大學，太原理工大學碩士研究生張征、王思靜和華僑大學博士研究生沈莉娜為論文共同第一作者，郭鹍鵬教授、華僑大學謝立強副教授和魏展畫教授為論文共同通訊作者。

圖1.論文頁面截圖

鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型太陽能電池，具有成本低、光電轉換效率高、制備條件溫和等優點，受到科研界和產業界的廣泛關注。然而，鈣鈦礦太陽能電池中界面缺陷會嚴重影響電池的光照穩定性、并造成嚴重的遲滯效應。

圖2.鹵化空穴傳輸材料增強了與Pb²⁺的各向同性配位能力

郭鹍鵬教授團隊和華僑大學魏展畫教授團隊通過鹵化提升空穴傳輸材料與鈣鈦礦表面未配位Pb²⁺的各向同性配位能力來最大化減少界面缺陷，使鈣鈦礦層/空穴傳輸層的界面得到強化，從而提高了鈣鈦礦太陽能電池光照穩定性，并減小了遲滯。其中，引入氯的空穴傳輸材料mCl-SFXDA與無鹵取代的SFXDA以及含氟取代的mF-SFXDA相比，不僅具有更合適的能級匹配、更高的導電率和疏水性，其與Pb²⁺的各向同性配位能力也最強。因此，mCl-SFXDA對鈍化界面處Pb²⁺引起的缺陷效果最好。以mCl-SFXDA制備的PSCs開路電壓得到顯著提高（從1.07 V提高到1.14 V），光電轉換效率達到了22.14%，最小遲滯僅為0.07%，在最大功率點連續工作1000小時仍能保持初始效率的81%。這項工作指出了空穴傳輸材料與鈣鈦礦表面Pb²⁺的各向同性配位能力對于強化界面和提高鈣鈦礦太陽能電池的光照穩定性至關重要。

圖3.鹵化空穴傳輸材料提升鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能和光照穩定性

郭鹍鵬，太原理工大學，教授。博士畢業于中國科學院理化技術研究所，2010-2012年香港科技大學進行博士后工作經歷。主要從事有機半導體材料在太陽能電池中的應用等研究。主持承擔國家自然科學基金、山西省自然科學基金等科研項目，發表學術論文50余篇，授權國家發明專利10余件。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202204362