池振國、張藝研究團隊利用二次結晶與表面鈍化方法制備高效穩定鈣钛礦太陽能電池

有機無機雜化鈣钛礦具有優異的光電性能，如缺陷容忍高、吸光性能好、制備方法簡單等，在太陽能電池領域大放異彩，使得鈣钛礦太陽能電池的光電轉換效率在十多年間從3.8%提高到25.0%甚至更高。然而，有機無機雜化鈣钛礦的缺陷特别是表面缺陷仍然制約着鈣钛礦電池光電轉換效率的進一步提高，所引起的鈣钛礦不穩定性也是阻礙鈣钛礦太陽能電池商業化發展的一個不容忽視的因素。針對這個問題，通常的界面優化方法可以大緻歸為兩類：一是表面鈍化，二是二次結晶。一般而言，表面鈍化通過引入鈍化分子，可以對鈣钛礦表面進行修飾和鈍化，阻隔水氧，抑制鈣钛礦的分解，從而提高鈣钛礦太陽能電池的光電轉換效率，延長使用壽命。但是，表面鈍化對改善鈣钛礦結晶的作用則十分有限。二次結晶是利用某些方法讓鈣钛礦結晶度提高的後處理技術，可以有效消除先前未參與結晶的組分，提高鈣钛礦太陽能電池的穩定性。盡管如此，二次結晶仍受限于鈣钛礦本身的性能，難以達到因引入鈍化分子而産生表面鈍化帶來的多樣化效果。

2021年，池振國、張藝教授研究團隊将表面鈍化與二次結晶相結合，設計出新型的含氰基乙酸的D-A型表面鈍化劑（CA-D-A）。此表面鈍化劑處理鈣钛礦表面後，能夠實現二次結晶效果，同時兼具表面鈍化性能，從而提高鈣钛礦太陽能電池的光電轉換效率和穩定性。該工作對鈣钛礦太陽能電池的界面處理提供了一種新的策略，有望進一步提升鈣钛礦太陽能電池的性能，推動鈣钛礦太陽能電池技術的發展。

上述研究結果發表在著名期刊Small上（Dongyu Ma, Wenlang Li, Xiaojie Chen, Zhan Yang, Juan Zhao*, Zhiyong Yang, Yi Zhang*, Zhenguo Chi*. An Effective Strategy of Combining Surface Passivation and Secondary Grain Growth for Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells, Small, DOI: 10.1002/smll.202100678）。論文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202100678。

     以上研究工作得到了國家自然科學基金和中央高校基本科研業務費等項目的大力支持。