南工要聞 NAVIGATION
我校鈣鈦礦太陽能電池最新研究成果登上《科學》雜志
時間：2021-03-26
來源：
作者：先進材料研究院
攝影： 編輯：鄧曉容
上傳：
3月26日，國際權威期刊《科學》在線發表了我校先進材料研究院黃維院士和陳永華教授團隊有關室溫和高濕度下穩定的鈣鈦礦太陽能電池方面的最新研究成果。我校碩士研究生惠煒、西北工業大學博士研究生晁凌鋒以及我校碩士研究生蘆薈為本文共同第一作者，先進材料研究院為本文第一作者通訊單位。
α-FAPbI3鈣鈦礦由于具有最窄的帶隙被認為是提高單節鈣鈦礦光伏器件近理論極限效率最有希望的材料。然而α-FAPbI3鈣鈦礦的相轉變難且穩定性差限制著其進一步的發展。此外，傳統制備過程必須在惰性氣氛中嚴格控制溫度和相對濕度的條件下制備高質量的鈣鈦礦薄膜或者鈣鈦礦中間體薄膜，這嚴重限制了鈣鈦礦太陽能電池的大規模生產和實際應用。
針對這一挑戰性難題，黃維院士和陳永華教授團隊創造性地在高濕度（大于90%）的條件下制備出高達24.1％的功率轉換效率的FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池。首次提出了基于離子液體甲酸甲胺（MAFa）作為碘化鉛的前驅體溶劑，生長出具有取向排列的碘化鉛薄膜，這些取向生長的結構具有許多納米級的離子通道，有助于將FAI滲透到碘化鉛薄膜中發生反應，并且阻擋了水分子的侵蝕。未封裝的器件在85°C持續加熱和持續光照下，分別保持其初始效率的80％和90％達500小時。這一創新成果（“Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity, DOI: 10.1126/science.abf7652.”）3月26日發表于國際頂級期刊Science（《科學》）上。
高濕度條件下制備的PbI2@MAFa薄膜的HRTEM圖像(A和B)和相應的傅里葉變換(C)和提出的PbI2@MAFa晶體堆疊模式示意圖(D)以及FAPbI3@MAFa器件的J-V曲線(E)
該工作由先進材料研究院黃維院士和陳永華教授團隊獨立提出并完成，得到中國科學院上海高等研究院高興宇研究員、北京高能物理研究所張靜研究員、澳門大學邢貴川教授以及我校先進材料研究院黃曉教授的支持。
作者：先進材料研究院；審核：王建浦
