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我院刘治科教授团队在钙钛矿太阳电池研究领域取得最新进展
发布时间:2025-12-11     作者:     浏览量:   分享到:

  金属卤化钙钛矿因其优异的光吸收能力和高光电转换效率,被认为是新一代光伏技术的有力候选,其中全无机钙钛矿CsPbI3兼具高热稳定性和适宜带隙(≈1.73 eV),在高效光伏应用方面前景广阔。但其界面存在大量欠配位Pb2⁺和I空位等缺陷,器件运行过程中易生成I2诱导相变与结构破坏,同时还面临Pb2⁺泄露风险,严重制约了器件的光电转换效率与长期稳定性的进一步提升。

  针对上述关键问题,我院刘治科教授团队通过合理的材料分子设计,创新性地引入了吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(AP)作为多功能界面修饰剂,在界面上实现了对“缺陷–I2–相变–铅泄露”多重问题的协同调控。本工作创新点主要体现在:首先,利用AP中二硫代氨基(thiocarboxylate)基团的强金属螯合能力,有效固定表面欠配位Pb2⁺,抑制铅相关缺陷并降低Pb2⁺泄露风险;其次,发挥其还原活性,将溶液及薄膜中生成的I2及时消除,阻断I2诱导的相变与界面副反应;最后,依托含氮官能团与I⁻形成氢键作用,从源头抑制I空位形成,并通过诱导二次再结晶显著提升薄膜结晶质量,改善钙钛矿/空穴传输层能级对齐与界面电荷传输。基于这一多功能界面调控策略,团队制备的CsPbI3全无机钙钛矿太阳电池实现了22.16%的光电转换效率,并在长期稳定性测试中表现优异:未封装器件在空气中存储1000小时后仍保持约97%初始效率,封装器件在持续最大功率点光照1000小时后几乎无效率衰减。该研究有效突破了全无机钙钛矿太阳电池在界面缺陷抑制与I2诱导失效方面的长期技术难题,为高效稳定无机钙钛矿电池的制备提供了一条切实可行的新路径。

  该工作得到了陕西省杰出青年学者科学基金(2025-JC-JCQN-004)、广东省光学信息材料重点实验室以及广州的科技与科技项目(202201000008)、陕西师范大学中央大学基金会(GK202302005)以及青年科学家创新项目陕西师范大学材料科学与工程学院(2024YSIP-MSE-SNNU002)等项目支持。相关成果以“Thiocarboxylate-Mediated Defect Suppression and I2 Scavenging: Achieving 22.16% Efficient and Stable CsPbI3 Perovskite Solar Cells”发表于国际著名期刊《Advanced Materials》,我院2023级硕士研究生雷宏杰为第一作者,通讯作者为李永讲师、吴素娟副教授和刘治科教授(论文链接:http://doi.org/10.1002/adma.202512308)。

撰稿:雷宏杰 李永 审核:刘治科

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