赵德威团队在全钙钛矿叠层太阳电池方面取得新进展

shanbian

近日，我院赵德威团队与福建师范大学王漾团队合作，报道了全钙钛矿叠层太阳电池的最新研究进展，相关成果“A donor-acceptor-type hole-selective contact reducing non-radiative recombination losses in both subcells towards efficient all-perovskite tandems”发表于Nature Energy。四川大学为该论文第一完成单位，我校材料科学与工程学院赵德威教授、陈聪特聘副研究员和福建师范大学王漾教授为共同通讯作者，我校材料科学与工程学院2021级博士研究生朱景伟、2020级硕士研究生罗易为共同第一作者。

        钙钛矿/钙钛矿（全钙钛矿）叠层太阳电池因制备成本低并有望突破单结太阳电池的肖克利-奎伊瑟理论效率极限而备受关注。虽然目前全钙钛矿叠层太阳电池的效率已经超过单结钙钛矿太阳电池，但是严重的界面非辐射复合损失限制了叠层器件性能的进一步提升。为了降低这种损失和制备成本，开发新型高效的空穴传输材料——特别是可同时适用于两个子电池的空穴传输材料至关重要，但是目前尚未有相关报道。
        基于此，该研究报道了一种新型的给受体P型材料4-(7-（4-(双(4-甲氧基苯基)氨基)-2,5-二氟苯基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)苯甲酸（以下简称为2F）可同时作为宽带隙顶电池和窄带隙底电池中的空穴传输层，进而制备高效的全钙钛矿叠层太阳电池，该材料由王漾教授团队合成。在宽带隙子电池中，与传统的空穴传输层PTAA相比，2F不仅可以加速空穴的提取，而且可以通过调控界面能级和钝化钙钛矿埋底界面的缺陷，显著抑制空穴传输层/钙钛矿界面的非辐射复合损失。在窄带隙底电池中，2F代替PEDOT:PSS作为空穴传输层不仅可以抑制界面非辐射复合损失，而且可以通过改善锡铅钙钛矿的结晶生长过程制备高质量的窄带隙钙钛矿吸收层。最终，由2F作为空穴传输层的宽带隙和窄带隙子电池的最高光电转换效率分别为19.33%(认证19.09%)和23.24%，并基于此制备了具有27.22%(认证26.3%)光电转换效率的全钙钛矿叠层太阳电池。
       该工作不仅为开发新型高效且可以同时适用于不同带隙的钙钛矿单结和叠层太阳电池的空穴传输材料提供了可行的分子设计策略，而且为制备高效全钙钛矿叠层太阳电池提供了新的思路。更为重要的是该工作所报道的将一种空穴传输层材料同时运用到宽/窄带隙两个子电池之中，可以有效简化对制备技术、实验设备的要求，对降低叠层器件的制备成本和加快规模化生产具有重要的意义。
        该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、四川省科技厅、四川大学（工科特色团队项目、中央高校基本科研业务费）等经费支持。


          文章来源：四川大学
        赵德威，2019年入职四川大学，教授，博士生导师，曾入选2019年国家级青年人才、四川省学术和技术带头人、四川省杰出青年科技人才、四川省青年人才引进计划，曾获德国教育科技部“绿色精英奖(Green Talent)”和国家留学基金委“国家优秀自费留学生奖学金”等。2022年入选科睿唯安“高被引科学家”。主持国家重点研发计划课题、国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”项目、国家自然科学基金面上项目、四川省科技厅杰出青年科技人才项目等。2022年指导学生团队荣获第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖。