近日，物理学院有机钙钛矿光伏技术团队在宽带隙钙钛矿光伏研究方面取得新进展，相关工作“Strain Regulation of Mixed-Halide Perovskites Enables High-Performance Wide-Bandgap Photovoltaics”以尊龙凯时为第一单位发表在国际著名期刊《Advanced Materials》上（Doi：10.1002/adma.202401103）。我校硕士研究生李昕昊、李怡凡为论文共同第一作者，何庭伟博士和杨少鹏教授为共同通讯作者。
寬帶隙混合鹵素鈣钛礦材料廣泛應用于串聯太陽能電池的頂層電池。然而，嚴重的開路電壓(Voc) 损失限制了宽带隙钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。MACl辅助结晶策略通常用于制备高性能的宽带隙钙钛矿太阳能电池。然而，MA阳离子会参与钙钛矿晶体重构，并在后续的MACl挥发过程产生MA空位缺陷，引起严重的晶格畸变和卤素离子迁移。因此，基于MACl辅助结晶的优势，消除MA空位缺陷以缓解钙钛矿晶格应变，是宽带隙钙钛矿体系迫切需要解决的难题之一。该工作将Rb離子引入到MACl輔助結晶的寬帶隙鈣钛礦體系中。Rb離子在退火階段可以填補MA揮發引起的陽離子空位，減輕鈣钛礦晶體的收縮應變，增加鹵離子的遷移勢壘，有利于混合鹵素鈣钛礦相的均勻結晶。制備的均一鹵素相鈣钛礦薄膜展示了改善的載流子輸運和抑制的非輻射複合。Rb處理的寬帶隙鈣钛礦太陽能電池獲得了顯著降低的Voc，最終實現了21.72%的光電轉換效率。該工作爲解決MACl揮發誘導的鈣钛礦晶格應變問題提出了新策略，爲進一步制備更高性能的寬帶隙鈣钛礦太陽能電池提供了新思路。
在近期的另一項工作中,何庭偉博士等人通過將一種功能化的有機陽離子對（4-芘氧基丁胺，PYBA）引入到甲脒鈣钛礦的晶界處，進而調控FAPbI3鈣钛礦的晶格應變。此種情況下，PYBA陽離子頭部的四個苯環可以形成強的π-π相互作用，爲引入外部壓縮應力提供堅實支點，同時尾部的氨基通過氫鍵與鈣钛礦的[PbI6]4-八面體相連，以平衡FAPbI3晶體固有的張應力。實驗結果表明，PYBA陽離子作爲FAPbI3鈣钛礦的晶體模板，誘導α-FAPbI3相的擇優取向生長，同時提供的外部壓縮應變，補償了FAPbI3晶體的固有拉伸應力，成功實現了帶隙紅移且純α-FAPbI3相的甲脒钙钛矿薄膜。受益于改善的光学和电学性能，PYBA处理的甲脒钙钛矿太阳能电池实现了24.76%的光电转换效率和改善的器件运行稳定性（Advanced Materials, 2023, 35, 2304149）。
以上工作得到了尊龙凯时高層次引進人才項目、光伏技術省部共建協同創新中心、物理學院公共測試平台的資助和支持。
文章鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401103
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304149
（物理学院、科学与技术创新研究院 供稿）
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