“极端光学创新研究团队”在反式钙钛矿太阳能电池研究取得系列进展

近日，Advanced Materials刊登了北京大学物理学院“极端光学创新研究团队”在钙钛矿太阳能电池研究的最新进展。研究团队基于醋酸铅前驱体系统制备的钙钛矿太阳能电池获得超过20%的光电转换服从，进一步表现了反式钙钛矿太阳能电池的发展前景。

随着环境题目的日益加剧，太阳能以其清洁、可再生的上风引起了科研界和产业界的广泛关注。其中，高效、经济的光伏技术也成为了当前学术研究和产业发展的热点之一。近年来，一种新型光伏技术——钙钛矿太阳能电池以其易制备、低成本和高服从的特点走入人们的视野，成为新型光伏技术的新宠。短短七年之内，钙钛矿太阳能电池的光电转换服从实现了跨越增加，从最初的3.8%提拔至如今的22%以上，体现出了极大的上风和潜力。

钙钛矿太阳能电池分为正式（n-i-p）和反式（p-i-n）两种结构。常规的正式器件通常必要致密或介孔氧化物作为电子传输层，其制备工艺相对复杂，且与柔性基底的兼容性不好。相比较而言，反式结构器件因制备工艺简单、可低温成膜、无显明回滞效应等好处受到越来越多的关注，但是其光电转换服从还稍显不足。

针对反式结构钙钛矿太阳能电池器件服从较低的题目，北京大学“极端光学创新研究团队”的朱瑞研究员和龚旗煌院士等从钙钛矿薄膜形貌控制、界面调控及组分优化等角度进行了周全体系的研究，在曩昔的两年中取得了一系列创新成果。他们行使醋酸铅前驱体系统，先是将微量溴甲胺作为添加剂应用于钙钛矿前驱体溶液中，该策略可以有用改善钙钛矿薄膜的外观形貌，使其光学和电学性能均得到显明提拔，最终，基于醋酸铅前驱体的反式平面结构钙钛矿太阳能电池的光电转换服从从14.26%大幅度进步至18.32%，研究效果发表在Advanced Functional Materials上，并被选为封底内页。该论文发表后延续两个月的访问次数在该刊排名前五，也是该刊2016年度访问次数最多的文章之一（Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 3508，博士生赵丽宸和罗德映为共同第一作者）。随后，他们又借助界面调控，首次在钙钛矿太阳能电池领域提出了“电荷载流子平衡”的概念，并体系地研究和实现反式钙钛矿太阳能电池器件内的电荷载流子平衡，将反式钙钛矿太阳能电池光电转换服从进一步提拔至接近19%，该效果发表在Advanced Materials上（Adv. Mater., 2016, 28, 10718，博士生陈科、胡芹和刘堂昊为共同第一作者）。之后，该团队又进一步采用双源前驱体溶液法，在系统中引入“甲脒”有机阳离子将吸取光谱拓展至近红外区域，并结合对空穴传输层的优化，确保了电荷有用传输和收集，同时提拔了器件的开路电压，最终将光电转换服从提拔至20%以上。该效果发表在Advanced Materials上，是目前报道的基于醋酸铅前驱体系统钙钛矿太阳能电池的最高性能（Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201604758，博士生罗德映和赵丽宸为共同第一作者）。此外，他们还撰写了关于反式结构钙钛矿太阳能电池的综述文章，发表在Advanced Energy Materials上，对反式钙钛矿太阳能电池的发显现状进行了体系归纳，并对将来的前景进行了瞻望（Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1600457，博士生刘堂昊为第一作者）。

该系列研究工作得到中国国家天然科学基金委、科技部、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、“极端光学协同创新中间”“2011计划”量子物质科学协同创新中间、“青年千人计划”和美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）等单位的支撑。

“极端光学创新研究团队”在高效反式钙钛矿太阳能电池研究取得系列创新进展

编辑：安宁