深圳大學(xué)物理與光電工程學(xué)院梁廣興研究員課題組聯(lián)合華中科技大學(xué)教授陳煒在能源與材料科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Energy & Environmental Science （中科院大類(lèi)一區(qū)TOP期刊，影響因子32.4）上發(fā)表了題為“Interfacial band bending and suppressing deep level defects via Eu-MOF-mediated cathode buffer layer in an MA-free inverted perovskite solar cell with high fill factor”的研究論文。梁廣興、陳煒和陳爍為通訊作者，陳爍研究員指導(dǎo)的博士后Tahir Imran為第一作者，深圳大學(xué)為第一通訊單位。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池憑借器件效率優(yōu)異、成本效益高、制備工藝擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，成為光伏電池研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前，其單節(jié)電池效率已達(dá)到26.5%，但是，界面能帶非理想彎曲及深能級(jí)的表界面缺陷嚴(yán)重影響電池效率和穩(wěn)定性。本工作中，研究者首先在FACsPbI3基鈣鈦礦中引入硫氰酸鉛(Pb(SCN)2)作為添加劑，增強(qiáng)晶粒尺寸、鈍化晶界缺陷、提升載流子遷移率。其次，引入Al2O3納米顆粒作為Me-4PACz空穴傳輸層的界面修飾劑，增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性以促進(jìn)高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的生長(zhǎng)，同時(shí)提升器件的環(huán)境穩(wěn)定性。最后，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)Eu-MOF修飾陰極緩沖層，能夠部分滲入PCBM中，從而優(yōu)化界面能帶排列。該修飾的陰極緩沖層能同時(shí)鈍化缺陷、增強(qiáng)電子傳輸、阻隔空穴反流。基于此，該倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率提升至25.11%，電流密度和填充因子分別達(dá)到25.85 mA/cm2和85.11%。在65 °C 的環(huán)境空氣中，相當(dāng)于1個(gè)太陽(yáng)光照的白光LED下老化1000小時(shí)后，最優(yōu)器件仍可保持其初始效率的94%。本研究揭示的界面工程可為高效高穩(wěn)定鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研制提供一定的指導(dǎo)作用。
文章鏈接：https://doi.org/10.1039/D4EE02894E
感謝國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，深圳市重點(diǎn)項(xiàng)目和深圳大學(xué)荔園優(yōu)青項(xiàng)目的支持。
