“理工振兴”学术动态：物理科学与技术学院在宽带隙钙钛矿光伏研究方面取得新进展

近日，物理学院有机钙钛矿光伏技术团队在混合卤素宽带隙钙钛矿光伏研究方面取得新进展，相关工作以“Efficient wide-bandgap perovskite photovoltaics with homogeneous halogen-phase distribution”为题在线发表在《Nature Communications》（Nat. Commun., 2024, 15, 8899.）上。我校硕士研究生王瑞、刘啸宇、颜杉为论文共同第一作者，何庭伟博士和杨少鹏教授为共同通讯作者。

混合卤素宽带隙钙钛矿材料通常用作叠层太阳能电池的顶部电池。然而，随着钙钛矿材料的光学带隙变宽，薄膜的溴含量不可避免地增多，使得宽带隙光伏器件的V_oc损失愈加严重。调节混合卤素钙钛矿的结晶动力学实现均匀的卤素相分布，是混合卤素宽带隙钙钛矿领域迫切需要解决的难题。在本工作中，作者在钙钛矿薄膜埋底界面构筑功能化的双分子层（D-2P）结构，为解决这一难题提供新思路。D-2P结构通过位于2P分子头部的咔唑基团之间的强π-π相互作用形成。位于2P分子尾端的磷酸基团可以分别锚定NiO_x和[PbX₆]^4-八面体，从而形成稳定的键桥结构。D-2P结构可以降低Br相和I相钙钛矿的形成能，诱导卤素组分自下而上的均匀结晶。受益于降低方非辐射复合和改善的载流子传输，D-2P处理的宽带隙（1.75 eV）钙钛矿光伏实现了20.80%的光电转换效率（经第三方认证的20.70%），这是该体系目前报道的最高效率。该工作为进一步制备更高性能的宽带隙钙钛矿和叠层光伏器件提供了新策略。

自2022年加入河北大学物理学院以来，何庭伟博士带领课题组同学已在金属卤化物钙钛矿光伏领域取得了一系列重要阶段性成果，相关工作分别发表在Nature Communications(2024, 15, 8899.)、Advanced Materials (2024, 36(23): 2401103; 2023, 35(39): 2304149)等国际权威学术期刊上。

以上研究工作得到了国家自然科学基金、河北省优秀青年科学基金、河北大学高层次引进人才项目、河北大学生命科学与绿色发展学科群项目、光伏技术省部共建协同创新中心的资助，以及物理学院公共测试中心的大力支持。

论文链接：

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

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401103

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304149

（物理科学与技术学院、科学与技术创新研究院供稿）