9月7日，國際頂級期刊Advanced Functional Materials同期在線發(fā)表河南大學(xué)光伏材料省重點實驗室陳沖教授、譚付瑞副教授兩個課題組在鈣鈦礦太陽能電池方面取得的重要進(jìn)展。

　　鈣鈦礦太陽能電池作為近幾年光伏行業(yè)的明星器件廣受關(guān)注。陳沖教授課題組采用首次合成的新型電子傳輸材料CSCO取代常用的SnO2，顯著提高了鈣鈦礦太陽能電池的性能和穩(wěn)定性。相比SnO2薄膜，新合成的CSCO薄膜具有更高的導(dǎo)電性， CSCO薄膜中的O原子與Sn原子分別與鈣鈦礦材料中的Pb原子與鹵素陰離子發(fā)生了強鍵合作用，有效阻止了空氣中的氧對鈣鈦礦進(jìn)行氧化，并減少由于鹵素陰離子缺少造成的缺陷，鈍化了鈣鈦礦陷態(tài)促進(jìn)了鈣鈦礦材料的化學(xué)穩(wěn)定性。因此，器件的光電轉(zhuǎn)換效率從SnO2基電池的18.5%增加到了CSCO基電池的22%以上，并且器件穩(wěn)定性也得到了顯著提升(見圖1)。該研究成果為實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的高效率和高穩(wěn)定性提供了新的電子傳輸材料和研究思路。

　　圖1. (a) CSCO分子結(jié)構(gòu)圖，(b) 鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)，(c) 最優(yōu)化電池電流-電壓曲線，(d) 電池性能穩(wěn)定性。

　　在本工作中，河南大學(xué)為論文的第一完成單位，李福民副教授為第一作者，申志濤副教授為共同第一作者，陳沖教授、美國匹茲堡大學(xué)的Guangyong Li教授為共同通訊作者。該工作受到國家自然科學(xué)基金項目、河南省高?？萍紕?chuàng)新人才、河南大學(xué)青年人才種子基金等項目的資助。論文連接：https://doi.org/10.1002/adfm.202004933。

　　在另一項工作中，譚付瑞課題組使用界面雙向偶聯(lián)接觸鈍化策略，引入一種雙功能偶聯(lián)小分子TCA參與界面處二氧化鈦與鈣鈦礦表面的雙向偶聯(lián)鈍化，羧基端降低了二氧化鈦表面的氧空位缺陷密度，噻吩端基與鈣鈦礦表面的鉛懸鍵絡(luò)合鈍化了鈣鈦礦一側(cè)表面的鹵素空位和鉛懸掛鍵。TCA這種具有雙端官能團(tuán)鈍化效果的分子能有效地提升器件的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性(見圖2)。這種界面修飾策略可用于其它溶液法制備的無機氧化物薄膜/金屬鹵化物鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)。

　　圖2. (a) 二氧化鈦/鈣鈦礦界面示意圖，(b) TCA分子偶極矩與界面能級搭配，(c) 界面處費米能級附近態(tài)密度，(d) TCA偶聯(lián)前后器件效率對比

　　在本工作中，河南大學(xué)為論文的第一完成單位，譚付瑞副教授為第一作者，加拿大維多利亞大學(xué)Saidaminov助理教授為共同第一作者，張偉風(fēng)教授、中科院半導(dǎo)體所王智杰研究員、加拿大多倫多大學(xué)Sargent教授為共同通訊作者。該工作受到國家自然科學(xué)基金、河南省自然科學(xué)基金等項目的資助。