近日，我院有機鈣鈦礦光伏技術(shù)團隊在混合鹵素寬帶隙鈣鈦礦光伏研究方面取得新進展，通過調(diào)控結(jié)晶動力學(xué)實現(xiàn)了高效的寬帶隙鈣鈦礦光伏的制備。相關(guān)工作以“Efficient wide-bandgap perovskite photovoltaics with homogeneous halogen-phase distribution”為題在線發(fā)表在《Nature Communications》（Nat. Commun., 2024, 15, 8899.）。碩士研究生王瑞、劉嘯宇、顔杉為論文共同第一作者，何庭偉博士和楊少鵬教授為共同通訊作者。

混合鹵素寬帶隙鈣鈦礦材料通常用作疊層太陽能電池的頂部電池，然而，隨著鈣鈦礦材料的光學(xué)帶隙變寬，薄膜的溴含量不可避免地增多，使得寬帶隙光伏器件的V_oc損失愈加嚴(yán)重。調(diào)節(jié)混合鹵素鈣鈦礦的結(jié)晶動力學(xué)實現(xiàn)均勻的鹵素相分布，是混合鹵素寬帶隙鈣鈦礦領(lǐng)域迫切需要解決的難題。

在本工作中，作者在鈣鈦礦薄膜埋底界面構(gòu)築功能化的雙分子層（D-2P）結(jié)構(gòu)，為解決上述難題提供了新思路。D-2P結(jié)構(gòu)通過位于2P分子頭部的咔唑基團之間的強π-π相互作用形成，位于2P分子尾端的磷酸基團可以分別錨定NiO_x和[PbX₆]^4-八面體，從而形成穩(wěn)定的鍵橋結(jié)構(gòu)。D-2P結(jié)構(gòu)可以降低Br相和I相鈣鈦礦的形成能，誘導(dǎo)鹵素組分自下而上的均勻結(jié)晶。受益于降低方非輻射複合和改善的載流子傳輸，D-2P處理的寬帶隙（1.75 eV）鈣鈦礦光伏實現(xiàn)了20.80%的光電轉(zhuǎn)換效率（經(jīng)第三方認(rèn)證的20.70%），這是該體系目前報道的最高效率。該工作為進一步制備更高性能的寬帶隙鈣鈦礦和疊層光伏器件提供了新策略。

以上研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、河北省優(yōu)秀青年科學(xué)基金、BETVLCTOR偉德官方網(wǎng)站高層次引進人才項目、BETVLCTOR偉德官方網(wǎng)站生命科學(xué)與綠色發(fā)展學(xué)科群項目、光伏技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心的資助，以及BETVLCTOR偉德官方網(wǎng)站物理學(xué)院公共測試中心的大力支持。

論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53344-9