新材料界面科学与工程教育部重点实验室有机光电课题组在《AEM》发表最新研究成果

日前，我校新材料界面科学与工程教育部重点实验室有机光电课题组郭鹍鹏教授团队和华侨大学魏展画教授团队合作，在提升钙钛矿太阳能电池界面和光照稳定性研究领域取得重要研究进展，研究以“Halogenated Hole-transport Molecules with Enhanced Isotropic Coordination Capability Enable Improved Interface and Light Stability of Perovskite Solar Cells”为题发表在国际顶级学术期刊《Advanced EnergyMaterials》（一区TOP期刊，影响因子29.698）。该论文的第一署名单位为太原理工大学，太原理工大学硕士研究生张征、王思静和华侨大学博士研究生沈莉娜为论文共同第一作者，郭鹍鹏教授、华侨大学谢立强副教授和魏展画教授为论文共同通讯作者。

图1.论文页面截图

钙钛矿太阳能电池作为一种新型太阳能电池，具有成本低、光电转换效率高、制备条件温和等优点，受到科研界和产业界的广泛关注。然而，钙钛矿太阳能电池中界面缺陷会严重影响电池的光照稳定性、并造成严重的迟滞效应。

图2.卤化空穴传输材料增强了与Pb²⁺的各向同性配位能力

郭鹍鹏教授团队和华侨大学魏展画教授团队通过卤化提升空穴传输材料与钙钛矿表面未配位Pb²⁺的各向同性配位能力来最大化减少界面缺陷，使钙钛矿层/空穴传输层的界面得到强化，从而提高了钙钛矿太阳能电池光照稳定性，并减小了迟滞。其中，引入氯的空穴传输材料mCl-SFXDA与无卤取代的SFXDA以及含氟取代的mF-SFXDA相比，不仅具有更合适的能级匹配、更高的导电率和疏水性，其与Pb²⁺的各向同性配位能力也最强。因此，mCl-SFXDA对钝化界面处Pb²⁺引起的缺陷效果最好。以mCl-SFXDA制备的PSCs开路电压得到显著提高（从1.07 V提高到1.14 V），光电转换效率达到了22.14%，最小迟滞仅为0.07%，在最大功率点连续工作1000小时仍能保持初始效率的81%。这项工作指出了空穴传输材料与钙钛矿表面Pb²⁺的各向同性配位能力对于强化界面和提高钙钛矿太阳能电池的光照稳定性至关重要。

图3.卤化空穴传输材料提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能和光照稳定性

郭鹍鹏，太原理工大学，教授。博士毕业于中国科学院理化技术研究所，2010-2012年香港科技大学进行博士后工作经历。主要从事有机半导体材料在太阳能电池中的应用等研究。主持承担国家自然科学基金、山西省自然科学基金等科研项目，发表学术论文50余篇，授权国家发明专利10余件。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202204362