第一作者：葉秋楓

共同通訊作者：方澤波

發(fā)表期刊：Energy & Environmental Science

期刊5-Year Impact Factor：34.9

第一單位：紹興文理學院

論文DOI：https://doi.org/10.1039/D4EE00666F

圖片摘要

研究介紹

　　隨著全球人口持續(xù)增長,，工業(yè)化的繼續(xù)發(fā)展，能源緊缺,、環(huán)境污染與人類社會發(fā)展之間的矛盾已經(jīng)日益顯現(xiàn),，發(fā)展可再生能源迫在眉睫,。太陽能光伏是新興的高科技產(chǎn)業(yè),，是最具發(fā)展前途的清潔低碳,、可再生能源技術之一,。因此,，發(fā)展太陽能光伏技術對我國實現(xiàn)“碳達峰”,、“碳中和”，穩(wěn)固我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的國際地位具有重要意義,。

　　近年來,，在太陽能光伏領域，鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）由于其光電轉(zhuǎn)換效率高,、成本低廉,、柔性可用等諸多優(yōu)點引發(fā)了人們的研究熱潮。目前處于世界領先水平的有機無機雜化鈣鈦礦太陽電池認證效率已經(jīng)達到26.1%,，超過了商業(yè)化的碲化鎘,、銅銦鎵硒和多晶硅薄膜太陽能電池,。但是要突破單結(jié)太陽能電池S-Q理論極限，必須采用疊層電池的方案,。

　　其中,，寬帶隙甲脒-銫（FA-Cs）碘-溴混合鈣鈦礦（~1.7 eV）因與晶體硅和其他低帶隙太陽能電池集成時具有實現(xiàn)高效串聯(lián)光伏發(fā)電的潛力而受到極大關注。然而,，它們的功率轉(zhuǎn)換效率仍然低于含有甲胺（MA）的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池,，這主要是由于高開路電壓損失（> 0.43 V）。

　　鑒于此,，我校方澤波&葉秋楓于Energy & Environmental Science刊發(fā)抑制無MA寬帶隙鈣鈦礦薄膜中的電荷復合，用于高性能和穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池的研究成果,。

　　首先通過在 FA0.8Cs0.2Pb(I0.75Br0.25)3鈣鈦礦前驅(qū)體中摻入定量的碘化銣(RbI),，鈣鈦礦薄膜結(jié)晶度和體缺陷得到顯著優(yōu)化。

　　此外,，進一步提出了一種依次構(gòu)建表面異質(zhì)結(jié)和使用三辛基氧化膦（TOPO）的全方位界面工程策略,，使用FAI在鈣鈦礦表面構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，可以實現(xiàn)鈍化界面及提高光吸收效果,。進一步使用TOPO可以顯著鈍化 FA0.8Cs0.2Pb(I0.75Br0.25)3鈣鈦礦晶界和欠配位缺陷,，載流子壽命大幅度提高，同時TOPO也可以優(yōu)化器件能帶結(jié)構(gòu),，有利于載流子的有效傳輸,。

　　結(jié)果，1.685 eV的目標無MA寬帶隙正式太陽能電池實現(xiàn)了23.35%的效率和1.30?V的高開路電壓（創(chuàng)紀錄的開壓損失0.385 V）,，這是目前寬帶隙鈣鈦礦體系太陽能電池效率的世界紀錄,。

　　最重要的是，未封裝的太陽能電池還表現(xiàn)出令人印象深刻的空氣儲存穩(wěn)定性,、工作穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,。優(yōu)化后的器件在濕度為10%的干燥手套箱內(nèi)放置3500小時仍可以保持初始效率94.1%，在器件MPP工作測試300小時可以保持初始效率的85%左右,。

　　此外,，在1 cm2寬帶隙太陽能電池上的效率為19.54%，在0.04 cm2反式寬帶隙太陽能電池上的效率為21.31%,。

　　上述研究以“Suppressing Charge Recombination in Methylammonium-free Wide-bandgap Perovskite Film for High-performance and Stable Perovskite Solar Cells”為題于2024年5月3日在線發(fā)表于能源領域頂級期刊Energy & Environmental Science,。這項工作在我校微機電系統(tǒng)浙江省工程研究中心（MEMS工程研究中心）完成。論文第一作者為我校數(shù)理信息學院葉秋楓博士,，碩士研究生胡文正為共同一作,，我校的方澤波教授為共同通訊作者。研究得到了中國博士后科學基金,、浙江省自然科學基金和紹興市科技計劃項目等資助,。

　　期刊介紹：《能源環(huán)境科學》（Energy & Environmental Science）由英國皇家化學學會（RSC）出版社主辦,，在國際上享譽盛名，是RSC旗下世界公認的能源與環(huán)境科學領域的頂級期刊,，在能源和環(huán)境科學領域400余份期刊中排名第一,，2022年最新影響因子為39.714，五年平均影響因子34.9,。

作者簡介

第一作者   葉秋楓

　　數(shù)理信息學院教師,，博士，主要研究方向為高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池技術,。主持浙江省自然科學基金,、中國博士后科學基金面上項目、紹興市科技計劃項目各1項,。相關成果以第一作者或共同作者在Nature Energy,、Nature Photonics、Advanced Materials,、Nature Communications,、Small等期刊發(fā)表。2023年以第一指導教師指導學生獲大學生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽國家銅獎,。

共同通訊作者   方澤波

　　數(shù)理信息學院院長,，博士/教授，香港城市大學訪問學者,，微機電系統(tǒng)浙江省工程研究中心主任,，浙江省高校高水平創(chuàng)新團隊負責人，浙江省一流專業(yè),、省高校新興特色專業(yè)“微電子科學與工程”專業(yè)負責人,。主持獲批國家級和省部級項目各4項；發(fā)表SCI收錄論文100多篇,，獲Nature子刊2次專題報道,；獲授權發(fā)明專利24件。獲得浙江省教學成果獎二等獎,、紹興市科學技術獎一等獎,、甘肅省高校科技進步獎二等獎,、復旦大學優(yōu)秀博士后等獎勵,。入選浙江省高校優(yōu)秀青年教師資助計劃、浙江省高校中青年學科帶頭人培養(yǎng)對象,、浙江省“新世紀151人才工程”第二層次培養(yǎng)計劃,、首批紹興“名士之鄉(xiāng)”特支計劃。

編輯：蘇標標　嚴許媖