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雷火竞技平台方国家教授团队在国际顶级期刊《Advanced Materials》上发表钙钛矿太阳能电池重要研究成果

作者:方国家 时间:2025-05-07 点击量:

近日,我校雷火竞技平台先进能源与未来显示技术团队在《Advanced Materials》上发表题为“Reconstruction of the buried interface of triple-halide wide-bandgap perovskite for all-perovskite tandems”的论文(论文链接: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202502450)。雷火电竞官网为第一单位,武汉大学为合作单位,王晨博士为论文的第一作者,方国家教授、柯维俊教授和胡绪志博士为论文的共同通讯作者。

全钙钛矿叠层电池能够突破肖克利-奎伊瑟极限而成为研究热点。宽带隙钙钛矿作为不可忽略的一部分受到广泛关注,其中三重卤化物(碘、溴和氯)宽带隙钙钛矿逐渐成为发展趋势。然而,我们发现三重卤化物宽带隙钙钛矿的埋底界面依然存在一些针孔,会导致钙钛矿器件的漏电。因此,我们利用三氟甲磺酸钾(TfOK)重建了三卤化物宽带隙钙钛矿的埋底界面,消除了针孔,并得到了额外的效果。一方面,氯离子(Cl-)由钙钛矿体向埋底界面方向迁移,在埋层处形成更宽带隙的钙钛矿薄层,与宽带隙钙钛矿形成梯度异质结,提高了载流子的分离和转移。另一方面,TfOK中的K+扩散到宽带隙钙钛矿体中,抑制了光诱导的卤化物相偏析。因此,这种修饰策略不仅提高了埋底界面质量,还影响了钙钛矿体相的物理特性。基于此1.78 eV 带隙的宽带隙钙钛矿小面积电池达到了20.47%的转换效率和超过85%的填充因子,并在全钙钛矿叠层电池中实现了超过28%的效率。

图1(a)TfOK作用机制示意图,(b)形成梯度异质结示意图,(c)宽带隙钙钛矿相偏析情况分析和(d)缺陷分布分析

图2 (a)全钙钛矿叠层电池的结构示意图和(b)J-V曲线

先进能源与未来显示技术中心团队是雷火电竞官网2023年引进的研究团队,隶属于雷火竞技平台,团队负责人为方国家教授,现有9名教师。团队专注于与新能源科学与工程相关的新型半导体光电器件的设计、器件制备和应用开发等相关研究。主要研究方向有新型薄膜太阳能电池、发光材料与照明显示技术、光电探测与成像。

作者介绍:王晨博士,硕士生导师。主要从事全钙钛矿叠层太阳能电池的研究,包括宽、窄带隙钙钛矿及中间连接层等各方面的设计与优化。在国际顶级期刊或高水平杂志如Nature、Nature Photonics、Advanced Materials、Energy & Environmental Science、Advanced Energy Materials等国际高水平期刊发表SCI论文十余篇。